JP2014228147A - Refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報技術装置(以下「IT装置」と表記する。)や情報通信技術装置(以下、「ICT装置」と表記する。)を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器の冷却に用いられる冷凍機に関する。 The present invention is used to cool a large number of electronic devices such as servers and computers constituting an information technology device (hereinafter referred to as “IT device”) and an information communication technology device (hereinafter referred to as “ICT device”). The present invention relates to a refrigerator used.
データセンタにはIT装置やICT装置を構成する多数のサーバやコンピュータなどの電子機器がフロア内に配置されており、これらの電子機器から発生する熱を処理する冷凍機や空調システムなどが用いられている。 In the data center, a large number of electronic devices such as IT servers and ICT devices, such as servers and computers, are arranged on the floor, and refrigerators and air conditioning systems that process heat generated from these electronic devices are used. ing.
この空調システムなどには、蒸気圧縮式冷凍サイクルを採用したものが多く利用されている。電子機器から発生する熱は多量であり、かつ、温度が上昇しすぎると電子機器の正常な動作が確保できなくなるおそれがあるため、冷却能力または冷房能力の高い空調システムなどが求められている。単に、冷却能力などが高い空調システムなどを実現しようとすると、空調システムなどで消費される電力が増大する。 Many of these air-conditioning systems and the like adopt a vapor compression refrigeration cycle. There is a need for an air conditioning system having a high cooling capacity or a high cooling capacity because a large amount of heat is generated from the electronic equipment and there is a risk that normal operation of the electronic equipment cannot be secured if the temperature rises excessively. Simply trying to realize an air conditioning system having a high cooling capacity or the like increases the power consumed by the air conditioning system or the like.
近年の消費電力の削減が求められる傾向からすると、消費電力の増大を抑制しつつ、冷却能力などが高い空調システムなどが望ましい。言い換えると、冷却効率などが高い空調システムなどが求められている。このような要望に応えるために、例えば、ガスインジェクションサイクルを採用した空気調和機が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In view of the recent trend to reduce power consumption, it is desirable to use an air conditioning system with high cooling capacity while suppressing an increase in power consumption. In other words, an air conditioning system with high cooling efficiency is required. In order to meet such a demand, for example, an air conditioner employing a gas injection cycle has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
一般に空調システムなどを設計する場合、予想される最大の熱負荷(言い換えると、設計想定冷房負荷)に対応できるように冷房負荷を設定している。ここでは電子機器から発生する最大の熱量を処理できる空調システムなどとして設計される。 In general, when designing an air conditioning system or the like, the cooling load is set so as to be able to cope with the maximum expected thermal load (in other words, a design assumed cooling load). Here, it is designed as an air conditioning system capable of processing the maximum amount of heat generated from electronic equipment.
このように設計された空調システムなどは、電子機器から最大熱量が発生する場合は限られているため、設計想定冷房負荷がかかる状態で運用されることは少ない。また、冷房負荷は季節によっても変動するため、設計想定冷房負荷がかかる状態で空調システムが運用される状況は更に限られる。 Since the air conditioning system and the like designed in this way are limited when the maximum amount of heat is generated from the electronic device, the air conditioning system is rarely operated in a state where a design assumed cooling load is applied. Further, since the cooling load varies depending on the season, the situation in which the air conditioning system is operated in a state where the assumed design cooling load is applied is further limited.
空調システムなどを安定して連続運転するためには、所定の冷房負荷がかかる状態で運用される必要がある。仮に、所定の冷房負荷よりも負荷が少ない低負荷状態で運用されると、空調システムなどは断続的に運転される(発停が繰り返される。)。データセンタなどにおいて電子機器の冷却に用いられる空調システムなどに対しては、他の用途に用いられるものと比較して、高い信頼性が求められる。そのため、冷房負荷の状態に関わらず安定して連続運転することができる空調システムなどが求められている。 In order to stably operate an air conditioning system or the like, it is necessary to operate in a state where a predetermined cooling load is applied. If it is operated in a low load state where the load is lower than a predetermined cooling load, the air conditioning system or the like is intermittently operated (starting and stopping is repeated). High reliability is required for an air conditioning system or the like used for cooling electronic equipment in a data center or the like as compared with those used for other applications. Therefore, there is a demand for an air conditioning system that can stably operate continuously regardless of the cooling load state.
しかしながら、上述のように所定の冷房負荷よりも負荷が少ない低負荷状態で運用されると、空調システムなどは発停を繰り返してしまい、所定の温度を連続して維持することが難しくなるという問題があった。 However, as described above, when operated in a low load state where the load is lower than the predetermined cooling load, the air conditioning system and the like repeatedly start and stop, and it is difficult to continuously maintain the predetermined temperature. was there.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、消費電力の低減を図るとともに、所定の温度を連続して維持することで信頼性の確保を図ることができる冷凍機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and is a refrigerator that can reduce power consumption and maintain reliability at a predetermined temperature continuously. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の冷凍機は、低温側の熱を高温側に移動させる冷凍装置において、高圧の冷媒を冷却する高圧熱交換器と、前記高圧熱交換器にて冷却された高圧の冷媒を減圧する第1減圧部と、前記第1減圧部にて減圧された低圧の冷媒を気体冷媒および冷媒液体に分離する気液分離器と、前記気液分離器により分離された前記液冷媒を更に減圧する第2減圧部と、前記第2減圧部にて減圧された冷媒を蒸発させる第1低圧熱交換器と、前記第1低圧熱交換器から流出した冷媒を圧縮して前記高圧熱交換器に向けて吐出する第1圧縮部と、前記第1減圧部にて減圧された前記低圧の冷媒を蒸発させる第2低圧熱交換器と、前記第2低圧熱交換器から流出した冷媒、および、前記気液分離器により分離された前記気体冷媒の少なくとも一方を圧縮して前記第1圧縮部および前記高圧熱交換器の間に吐出する第2圧縮部と、前記第1減圧部により減圧された前記低圧の冷媒が流入する先を前記気液分離器および前記第2低圧熱交換器から選択する選択部と、前記第1圧縮部および前記第2圧縮部の運転停止の制御、および、前記選択部による前記低圧の冷媒の流入先の制御を行うものであって、前記第1圧縮部を停止するとともに前記第2圧縮部を運転し、前記選択部により前記低圧の冷媒の流入先を前記第2低圧熱交換器とする低負荷時制御を少なくとも行う制御部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The refrigerator according to the present invention includes a high-pressure heat exchanger that cools a high-pressure refrigerant and a high-pressure refrigerant that is cooled by the high-pressure heat exchanger in a refrigeration apparatus that moves low-temperature heat to a high-temperature side. 1 decompression unit, a gas-liquid separator that separates the low-pressure refrigerant decompressed by the first decompression unit into a gas refrigerant and a refrigerant liquid, and a first decompression unit that further depressurizes the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator. 2 decompression section, a first low pressure heat exchanger that evaporates the refrigerant decompressed by the second decompression section, and compresses the refrigerant flowing out from the first low pressure heat exchanger toward the high pressure heat exchanger A first compression section that discharges; a second low-pressure heat exchanger that evaporates the low-pressure refrigerant decompressed by the first decompression section; a refrigerant that has flowed out of the second low-pressure heat exchanger; and the gas-liquid Before compressing at least one of the gaseous refrigerant separated by the separator A second compression section that discharges between the first compression section and the high-pressure heat exchanger; and a destination to which the low-pressure refrigerant decompressed by the first decompression section flows is the gas-liquid separator and the second low-pressure heat. A selection unit selected from an exchanger, control of operation stop of the first compression unit and the second compression unit, and control of an inflow destination of the low-pressure refrigerant by the selection unit, A control unit that stops at least one compression unit, operates the second compression unit, and performs at least low-load time control with the selection unit configured to make the low-pressure refrigerant flow into the second low-pressure heat exchanger. It is characterized by being.
本発明の冷凍機によれば、冷凍機に求められる冷房能力が低い場合に、制御部が低負荷時制御を行うことにより冷凍機における消費電力の低減を図ることができる。低負荷時制御では、第1圧縮部を停止して第2圧縮部を運転する制御が行われるため、第1圧縮部および第2圧縮部の両者が運転される場合と比較して圧縮部で消費される電力が低減される。さらに、インジェクションサイクルで用いられる第2圧縮部は、第1圧縮部と比較して低容量となり、空調システムが低負荷の場合において第1圧縮部よりも高い負荷率で運転できるため、第1圧縮部を低負荷で運転するよりも高い効率で運転できる。そのため、運転時に消費される電力が小さい。その結果、冷凍機に求められる冷房能力が低い場合に行われる低負荷時制御において、運転する圧縮部を第2圧縮部のみとすることにより消費電力の低減を図りやすくなる。 According to the refrigerator of the present invention, when the cooling capacity required for the refrigerator is low, it is possible to reduce power consumption in the refrigerator by the control unit performing low load control. In the low load control, since the control to stop the first compression unit and operate the second compression unit is performed, the compression unit is compared with the case where both the first compression unit and the second compression unit are operated. The power consumed is reduced. In addition, the second compression unit used in the injection cycle has a lower capacity than the first compression unit, and can operate at a higher load factor than the first compression unit when the air conditioning system has a low load. Can be operated with higher efficiency than operating with a low load. Therefore, the power consumed during operation is small. As a result, in low-load control performed when the cooling capacity required for the refrigerator is low, it is easy to reduce power consumption by operating only the second compression unit.
また、制御部が低負荷時制御を行うことにより冷凍機を安定して運転することが可能となり、冷凍機の信頼性確保を図ることができる。低負荷時制御では第1圧縮部を停止して第2圧縮部を運転する制御が行われるため、第1圧縮部および第2圧縮部の両者が運転される場合と比較して冷凍機の冷房能力が過剰となりにくい。さらに第1圧縮部を運転した場合と比較して、第2圧縮部を運転した場合には、第2圧縮部から吐出される冷媒の質量流量は少なくなるため、冷凍機の冷房能力が過剰になりにくい。言い換えると、冷凍機を連続運転した際の冷房能力を小さくすることができ、要求される冷房能力が小さい場合であっても冷凍機を発停させることなく連続して運転させることができる。 Moreover, it becomes possible for a control part to operate a refrigerator stably by performing control at the time of low load, and it can aim at ensuring of the reliability of a refrigerator. In the low load control, the first compressor is stopped and the second compressor is operated, so that the cooling of the refrigerator is performed as compared with the case where both the first compressor and the second compressor are operated. Capability is unlikely to be excessive. Furthermore, when the second compression unit is operated, the mass flow rate of the refrigerant discharged from the second compression unit is reduced compared to the case where the first compression unit is operated, so that the cooling capacity of the refrigerator is excessive. Hard to become. In other words, the cooling capacity when the refrigerator is continuously operated can be reduced, and the refrigerator can be continuously operated without starting and stopping even when the required cooling capacity is small.
上記発明において前記第2圧縮部は、前記第1圧縮部と比較して前記冷媒の圧縮容量が小さいことが好ましい。
このように第2圧縮部の圧縮容量を第1圧縮部の圧縮容量よりも小さくすることにより、冷凍機における消費電力の低減を更に図りやすくなるとともに、所定の温度を連続して維持しやすくなり信頼性を確保しやすくなる。一般に、圧縮部で消費される電力は、その圧縮容量が小さくなるに伴い減少する。そのため、低負荷時制御で運転される第2圧縮部の圧縮容量を小さくすることにより、低負荷時制御において消費される電力を低減しやすくなる。また、低負荷時制御において冷凍機を連続運転した際の冷房能力がさらに小さくなるため、要求される冷房能力が小さい場合であっても冷凍機を発停させることなく連続して運転させやすくなる。なお、低負荷時制御が行われていない場合において第2圧縮部は、冷凍機の冷房能力に寄与しない冷媒(第1低圧熱交換器を流れない冷媒)を圧縮するものであるため、第1圧縮部と比較して圧縮容量を小さく設定することができる。
In the above invention, it is preferable that the second compression section has a smaller compression capacity of the refrigerant than the first compression section.
Thus, by making the compression capacity of the second compression section smaller than the compression capacity of the first compression section, it becomes easier to further reduce the power consumption in the refrigerator and to maintain the predetermined temperature continuously. It becomes easy to ensure reliability. In general, the power consumed by the compression unit decreases as the compression capacity decreases. Therefore, it becomes easy to reduce the electric power consumed in the low load control by reducing the compression capacity of the second compression unit operated in the low load control. In addition, since the cooling capacity when the refrigerator is continuously operated in the low load control is further reduced, it is easy to continuously operate the refrigerator without starting and stopping even when the required cooling capacity is small. . In addition, since the 2nd compression part compresses the refrigerant | coolant (refrigerant which does not flow through a 1st low pressure heat exchanger) which does not contribute to the air_conditioning | cooling capability of a refrigerator when low load time control is not performed, it is 1st The compression capacity can be set smaller than that of the compression unit.
上記発明において前記制御部は、前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前後の空気温度の差、および、前記第1低圧熱交換器により熱交換される前記空気の流量に基づく必要冷房能力、並びに、前記第1圧縮部から吐出される冷媒の流量が最低流量である場合の前記第1熱交換器または前記第2熱交換器に熱交換された後の第1空気温度を求め、前記熱交換後の第1空気温度および所定の空気温度を比較し、前記熱交換後の第1空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した際に、前記低負荷時制御を実行することが好ましい。 In the above-described invention, the control unit includes a difference in air temperature before and after heat exchange in the heat exchanger performing heat exchange among the first low-pressure heat exchanger and the second low-pressure heat exchanger, and the first The required cooling capacity based on the flow rate of the air heat exchanged by the low pressure heat exchanger, and the first heat exchanger or the first flow rate when the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression unit is the minimum flow rate. The first air temperature after the heat exchange with the two heat exchangers is obtained, the first air temperature after the heat exchange is compared with a predetermined air temperature, and the first air temperature after the heat exchange is the predetermined air When it is determined that the temperature is equal to or lower than the temperature, it is preferable to execute the low load control.
このように熱交換後の第1空気温度および所定の空気温度に基づいて低負荷時制御を実行するか否かの判定を行うことにより、判定に要する演算量の増加を抑制することができる。例えば、低負荷時制御を実行した際の消費電力と、実行しない際の消費電力とを比較して低負荷時制御を実行するか否かの判定を行うと、判定に要する演算量が増加する。そのため、熱交換後の第1空気温度および所定の空気温度に基づいて上述の判定を行うことにより、制御部にかかる演算負荷の増加を抑制することができる。 Thus, by determining whether or not to execute the low load control based on the first air temperature after heat exchange and the predetermined air temperature, an increase in the amount of calculation required for the determination can be suppressed. For example, the amount of computation required for the determination increases when the power consumption when the low load control is executed is compared with the power consumption when the low load control is not executed to determine whether or not the low load control is executed. . Therefore, by performing the above-described determination based on the first air temperature after heat exchange and the predetermined air temperature, it is possible to suppress an increase in calculation load on the control unit.
上記発明において前記制御部は、前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前後の空気温度の差、および、前記第1低圧熱交換器により熱交換される前記空気の流量に基づく必要冷房能力、並びに、前記第2圧縮部から吐出される冷媒の流量が最大流量である場合の前記第1熱交換器または前記第2熱交換器に熱交換された後の第2空気温度を求め、前記熱交換後の第2空気温度および所定の空気温度を比較し、前記熱交換後の第2空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した際に、少なくとも前記第1圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第2圧縮部のみを運転した際の消費電力とを比較し、前記第2運転部のみを運転した際の消費電力が小さいと判定した場合には、前記低負荷時制御を実行することが好ましい。 In the above-described invention, the control unit includes a difference in air temperature before and after heat exchange in the heat exchanger performing heat exchange among the first low-pressure heat exchanger and the second low-pressure heat exchanger, and the first The required cooling capacity based on the flow rate of the air heat exchanged by the low pressure heat exchanger, and the first heat exchanger or the first flow rate when the flow rate of the refrigerant discharged from the second compression unit is the maximum flow rate. The second air temperature after the heat exchange with the two heat exchangers is obtained, the second air temperature after the heat exchange is compared with a predetermined air temperature, and the second air temperature after the heat exchange is the predetermined air When it is determined that the temperature is equal to or lower than the temperature, at least the power consumption when the first compression unit is operated is compared with the power consumption when only the second compression unit is operated, and only the second operation unit is operated. When it is determined that the power consumption is small It is preferable to perform the low-load control.
このように熱交換後の第2空気温度と、所定の空気温度と、第1圧縮部および第2圧縮部の消費電力とに基づいて低負荷時制御を実行するか否かの判定を行うことにより、冷凍機の消費電力をより確実に抑制することができる。具体的には、熱交換後の第2空気温度が所定の空気温度以下になり、かつ、第2圧縮部のみを運転した際の消費電力が第1圧縮部を運転した場合よりも少なくなる場合にのみ低負荷時制御を実行している。そのため、冷凍機の消費電力を確実に抑制しつつ、冷凍機の信頼性も確保することができる。 Thus, it is determined whether or not to execute the low load control based on the second air temperature after heat exchange, the predetermined air temperature, and the power consumption of the first compression unit and the second compression unit. Thereby, the power consumption of a refrigerator can be suppressed more reliably. Specifically, the second air temperature after heat exchange is equal to or lower than a predetermined air temperature, and the power consumption when only the second compression unit is operated is less than when the first compression unit is operated. Only during low load control. Therefore, it is possible to ensure the reliability of the refrigerator while reliably suppressing the power consumption of the refrigerator.
上記発明において前記制御部は、前記熱交換後の第2空気温度および所定の空気温度を比較し、前記熱交換後の第2空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した後、少なくとも前記第1圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第2圧縮部のみを運転した際の消費電力とを比較する前に、前記空気温度の差および前記空気の流量に基づく必要冷房能力並びに前記第1圧縮部から吐出される冷媒の流量が最低流量である場合の前記第1熱交換器または前記第2熱交換器に熱交換された後の第1空気温度を求めて、前記熱交換後の第1空気温度および前記所定の空気温度を比較し、前記熱交換後の第1空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した際には、前記第1圧縮部の消費電力および前記第2圧縮部の消費電力の大小を判定することなく、前記低負荷時制御を実行することが好ましい。 In the above invention, the control unit compares the second air temperature after the heat exchange and a predetermined air temperature, determines that the second air temperature after the heat exchange is equal to or lower than the predetermined air temperature, and then at least the Before comparing the power consumption when operating the first compression unit and the power consumption when operating only the second compression unit, the required cooling capacity based on the difference in the air temperature and the flow rate of the air, and the After the heat exchange, the first air temperature after heat exchange with the first heat exchanger or the second heat exchanger when the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression unit is the minimum flow rate is obtained. The first air temperature and the predetermined air temperature are compared, and when it is determined that the first air temperature after the heat exchange is equal to or lower than the predetermined air temperature, the power consumption of the first compression unit and the first air temperature 2 Determine the power consumption of the compression unit It not, the it is preferable to perform a low-load control.
このように熱交換後の第1空気温度が所定の空気温度以下になる場合には、消費電力の大小を判定することなく低負荷時制御を実行することにより、制御部における演算量を抑制することができる。具体的には、第2圧縮部の運転のみで冷凍機が必要冷房能力を満たすことができ、かつ、第1圧縮部の運転では冷凍機の冷房能力が過剰になる場合には、消費電力の大小にかかわらず低負荷時制御を実行する必要がある。このような場合には、消費電力の大小を比較する演算を省略することができ、省略することにより制御部における演算量を抑制することができる。 As described above, when the first air temperature after heat exchange is equal to or lower than the predetermined air temperature, the amount of calculation in the control unit is suppressed by executing the low load control without determining the power consumption. be able to. Specifically, if the refrigerator can satisfy the required cooling capacity only by the operation of the second compression section, and the cooling capacity of the refrigerator becomes excessive in the operation of the first compression section, the power consumption is reduced. It is necessary to execute low load control regardless of the size. In such a case, the calculation for comparing the power consumption can be omitted, and the calculation amount in the control unit can be suppressed by omitting the calculation.
上記発明において前記制御部は、前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前または熱交換された後の空気温度の測定値と、予め定められた空気温度の設定値と、の差である温度差が所定の閾値未満であり、かつ、前記第1圧縮部から吐出される冷媒の流量が最低流量であると判定した際に、前記低負荷時制御を実行することが好ましい。 In the above invention, the control unit may control the air temperature before heat exchange or after heat exchange in the heat exchanger performing heat exchange among the first low pressure heat exchanger and the second low pressure heat exchanger. It is determined that a temperature difference that is a difference between the measured value and a predetermined set value of the air temperature is less than a predetermined threshold, and the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression unit is the minimum flow rate. In this case, it is preferable to execute the low load control.
このように熱交換前または後の空気温度の測定値と予め定められた設定値との差である温度差が所定の閾値未満であることを、低負荷時制御を行うか否かの判定材料とすることにより、必要冷房能力や消費電力の推定を用いる判定方法と比較して、判定を行う際に制御部で行われる演算量を減らすことができる。さらに第1圧縮部から吐出される冷媒の流量が最低流量であること、言い換えると、第1圧縮部の運転周波数が最低周波数であることを、低負荷制御を行うか否かの判定材料とすることにより冷凍機を安定して運転することができる。つまり、第1圧縮部が発停されることを抑制し、冷凍機を安定して運転することができる。 In this way, a material for determining whether or not to perform low-load control that the temperature difference that is the difference between the measured value of the air temperature before or after heat exchange and a predetermined set value is less than a predetermined threshold value. As a result, it is possible to reduce the amount of calculation performed in the control unit when performing the determination, as compared with the determination method using estimation of required cooling capacity and power consumption. Furthermore, whether the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression unit is the minimum flow rate, in other words, the operation frequency of the first compression unit is the minimum frequency, is used as a determination material for determining whether to perform the low load control. Thus, the refrigerator can be operated stably. That is, it is possible to suppress the first compression unit from being started and stopped and to operate the refrigerator stably.
上記発明において前記制御部は、少なくとも前記必要冷房能力を求める前に、前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前の空気温度、または、熱交換された後の空気温度の測定値と、予め定められた空気温度の設定値と、を比較し、前記測定値が前記設定値よりも低く、かつ、前記測定値と前記設定値との差が所定閾値以上と判定された後に、少なくとも前記必要冷房能力を求めることが好ましい。 In the above invention, before the control unit obtains at least the necessary cooling capacity, before the heat exchange is performed in the heat exchanger performing heat exchange among the first low-pressure heat exchanger and the second low-pressure heat exchanger. Or the measured value of the air temperature after heat exchange is compared with a preset value of the air temperature, the measured value is lower than the set value, and the measured value It is preferable to obtain at least the necessary cooling capacity after it is determined that the difference between the value and the set value is equal to or greater than a predetermined threshold.
このように空気温度の測定値および設定値が所定の関係を満たしている場合にのみ、低負荷時制御を実行するか否かの判定を行うことにより、当該判定に係る演算を行う回数を抑制することができる。具体的には、測定値が設定値よりも低く、かつ、測定値と設定値との差が所定閾値以上である場合には、冷凍機の冷房能力が必要冷房能力を上回っていると推定されるため、低負荷時制御を実行するか否かの判定が開始される。これに対して、測定値が設定値以上である場合、または、測定値と設定値との差が所定閾値未満である場合には、冷凍機の冷房能力が必要冷房能力を上回っていない可能性があり、低負荷時制御を実行する必要がないと推定される。低負荷時制御を実行するか否かの判定と比較して演算が容易な測定値および設定値に基づく判定を先に行うことにより、制御部における演算量を抑制することができる。 Thus, only when the measured value and the set value of the air temperature satisfy a predetermined relationship, the number of times the calculation related to the determination is performed is suppressed by determining whether or not the low load control is executed. can do. Specifically, if the measured value is lower than the set value and the difference between the measured value and the set value is greater than or equal to a predetermined threshold, it is estimated that the cooling capacity of the refrigerator exceeds the required cooling capacity. Therefore, the determination of whether or not to execute the low load control is started. On the other hand, if the measured value is greater than or equal to the set value, or if the difference between the measured value and the set value is less than the predetermined threshold, the cooling capacity of the refrigerator may not exceed the required cooling capacity. It is estimated that there is no need to execute the low load control. By performing the determination based on the measurement value and the set value that are easy to calculate compared to the determination of whether or not to execute the low load control, the amount of calculation in the control unit can be suppressed.
上記発明において前記制御部は、前記第1圧縮部および前記第2圧縮部の吸入側圧力と吐出側圧力との比である圧力比が、所定の圧力比以下になると判定された場合には、前記第2圧縮部の運転を停止する制御を行うことが好ましい。 In the above invention, when the control unit determines that the pressure ratio, which is the ratio of the suction side pressure and the discharge side pressure of the first compression unit and the second compression unit, is equal to or less than a predetermined pressure ratio, It is preferable to perform control to stop the operation of the second compression unit.
このように第1および第2圧縮部における吐出側圧力の値を吸入側圧力の値で割った値である圧力比が所定の圧力比以下になる場合には、第2圧縮部の運転を停止することにより、第1および第2圧縮部における圧力比を所定の圧力比よりも大きく保つことができる。その結果、第1および第2圧縮部が発停を繰り返すことを抑制し、安定して運転することができる。 When the pressure ratio, which is the value obtained by dividing the value of the discharge side pressure in the first and second compression parts by the value of the suction side pressure, becomes equal to or less than the predetermined pressure ratio, the operation of the second compression part is stopped. By doing so, the pressure ratio in the first and second compression sections can be kept larger than the predetermined pressure ratio. As a result, it is possible to suppress the first and second compression units from repeatedly starting and stopping and to operate stably.
本発明の冷凍機によれば、冷凍機に求められる冷房能力が低い場合に、第1圧縮部を停止して第2圧縮部を運転する低負荷時制御を行うことにより消費電力の低減を図るとともに、信頼性の確保を図ることができるという効果を奏する。 According to the refrigerator of the present invention, when the cooling capacity required for the refrigerator is low, the power consumption is reduced by performing the low load control in which the first compressor is stopped and the second compressor is operated. In addition, there is an effect that reliability can be ensured.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る空調システム(冷凍機)1ついて図1から図7を参照しながら説明する。本実施形態の空調システム1はデータセンタの空調に用いられるものであり、データセンタのフロアに配置されたサーバやコンピュータなどの電子機器から発生する大量の熱を処理するものである。
[First Embodiment]
Hereinafter, an air conditioning system (refrigerator) 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
空調システム1の室外ユニット10は、例えばデータセンタの屋上などの外気と接する屋外に配置され、室内ユニット20は、サーバなどの電子機器が配置されたフロアに配置されるとともに、当該フロアの室内空気を冷却できるように配置されている。図1では、説明を容易にするために室外ユニット10と、室内ユニット20とが1台ずつ備えた例が記載されているが、1台の室外ユニット10に対して複数台の室内ユニット20が備えられていてもよいし、複数台の室外ユニット10に対して複数台の室内ユニット20が備えられていてもよく、特に台数を限定するものではない。
The
空調システム1には、図1に示すように、室外ユニット10に配置された凝縮器(高圧熱交換器)11と、室内ユニット20に配置された第1膨張弁(第1減圧部)21、気液分離器22、第2膨張弁(第2減圧部)23、第1蒸発器(第1低圧熱交換器)24、第1圧縮機(第1圧縮部)25、第2蒸発器(第2低圧熱交換器)26、第2圧縮機(第2圧縮部)27、第1制御弁(選択部)28および第2制御弁(選択部)29と、制御部40と、から主に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
凝縮器11は、第1圧縮機25および第2圧縮機27の少なくとも一方から吐出された高温高圧の気体冷媒が流入する熱交換器であり、流入した冷媒の熱を外気に放出させて凝縮させるものである。凝縮器11には、室外ユニット10に設けられたファンなどの送風手段(図示せず)によって外気が導かれている。凝縮器11としては公知の形式の熱交換器を用いることができ、特にその形式を限定するものではない。
The
第1膨張弁21は、凝縮器11と、気液分離器22および第2蒸発器26との間に配置されるものであり、凝縮器11によって凝縮された冷媒を膨張させ、その圧力を減圧させるものである。第2膨張弁23は、気液分離器22と第1蒸発器24との間に配置されるものであり、気液分離器22から供給される液冷媒を膨張させ、その圧力をさらに減圧させるものである。第1膨張弁21および第2膨張弁23としては、公知の膨張弁または減圧機構を用いることができ、その形式などを特に限定するものではない。本実施形態では、第1膨張弁21および第2膨張弁23は、第1蒸発器24や第2蒸発器26から流出した冷媒が、所望のスーパーヒートを有するように減圧の程度を調整する機構を備えるものに適用して説明する。
The
気液分離器22は、第1膨張弁21と、第2膨張弁23および第2圧縮機27との間に配置される容器であり、第1膨張弁21により減圧された気液二層の冷媒が流入し、気体冷媒と液体冷媒とを分離させるものである。気液分離器22から第2膨張弁23につながる配管は、気液分離器22の下側であって液体冷媒が貯留する領域に接続されている。その一方で、気液分離器22から第2圧縮機27につながる配管は、気液分離器22の上側であって気体冷媒が存在する領域に接続されている。
The gas-
第1蒸発器24は、第2膨張弁23と第1圧縮機25との間に配置される熱交換器であり、第2膨張弁23により減圧された冷媒と室内空気との間で熱交換を行うものである。第2蒸発器26は、第1膨張弁21と第2圧縮機27との間に配置される熱交換器であり、第1膨張弁21により減圧された冷媒と室内空気との間で熱交換を行うものである。第1蒸発器24または第2蒸発器26に流入した冷媒は、室内空気の熱を吸収することにより蒸発して気体冷媒となる。その一方で室内空気は冷媒に熱を奪われるため温度が低下する。
The
第1蒸発器24および第2蒸発器26には、室内ユニット20に設けられた送風ファンなどの送風手段により室内空気が導かれている。そのため、ICT装置などを構成する電子機器から発生した熱を吸収して温度が上昇した室内空気は、室内ユニット20に吸い込まれて第1蒸発器24および第2蒸発器26により冷却される。冷却された室内空気は、室内ユニット20から室内に吹き出される。
Indoor air is guided to the
第1圧縮機25は、第1蒸発器24と凝縮器11との間に配置され、第1蒸発器24から流出した気体冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を凝縮器11に向けて吐出するものである。第2圧縮機27は、第2蒸発器26および気液分離器22と、凝縮器11との間に配置され、第2蒸発器26から流出した気体冷媒および気液分離器22により分離された気体冷媒の少なくとも一方を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を凝縮器11と第1圧縮機25との間に吐出するものである。第2圧縮機27の冷媒を圧縮する圧縮容積は、第1圧縮機25の圧縮容積と比較して小さくなっている。
The
第1圧縮機25の吐出側には冷媒の逆流を防止する逆止弁25Aが配置され、第2圧縮機27の吐出側には冷媒の逆流を防止する逆止弁27Aが配置されている。逆止弁25Aは、第1圧縮機25が停止した場合に、第2圧縮機27や凝縮器11から冷媒が第1圧縮機25に逆流することを防止するものである。同様に逆止弁27Aは、第2圧縮機27が停止した場合に、第1圧縮機25や凝縮器11から冷媒が第2圧縮機27に逆流することを防止するものである。
On the discharge side of the
本実施形態では、第1圧縮機25および第2圧縮機27を、インバータ制御によって所定の範囲で回転数が制御される電動機によって駆動される固定容量の圧縮機である例に適用して説明する。第1圧縮機25および第2圧縮機27は後述する制御部40から出力される制御信号に基づいて制御される。より具体的には、制御信号に基づくインバータ制御によって電動機を制御することにより第1圧縮機25および第2圧縮機27の運転が制御される。なお、第1圧縮機25および第2圧縮機27としては公知の形式のものを用いることができ、特に形式を限定するものではない。
In the present embodiment, the
第1制御弁28および第2制御弁29は、第1膨張弁21により減圧された冷媒の流入先を制御するものである。第1制御弁28は第1膨張弁21と第2蒸発器26とをつなぐ配管であって、気液分離器22へ延びる配管が分岐する分岐点と第2蒸発器26との間に配置される開閉弁である。第2制御弁29は、前述の分岐点と気液分離器22との間に配置される開閉弁である。本実施形態では第1制御弁28および第2制御弁29の開閉はそれぞれに設けられたサーボモータなどのアクチュエータ手段により制御されている例に適用して説明する。このアクチュエータ手段は後述する制御部40から入力される制御信号に基づいて動作が制御されるものである。
The
なお、本実施形態のように開閉弁である第1制御弁28および第2制御弁29を設けて、第1膨張弁21によって減圧された冷媒が流入する先を気液分離器22および第2蒸発器26の一方に制御してもよいし、2つの開閉弁を用いる代わりに1つの三方弁を用いて冷媒が流入する先を制御してもよく、特に限定するものではない。
Note that, as in the present embodiment, the
制御部40は空調システム1における運転状態を制御するものであり、CPU(中央演算処理ユニット)、ROM、RAM、入出力インタフェース等を有するマイクロコンピュータである。制御部40が配置される場所は、例えば図1に示すように、室内ユニット20および室外ユニット10以外の場所であってもよいし、室内ユニット20内であってもよく、特に限定するものではない。
The
ROM等に記憶されている制御プログラムは、図2の模式図に示すように、CPUを演算部41として機能させるものであり、ROM等を記憶部42として機能させるものである。制御部40による運転状態の制御は、従来の空調システムにおいて行われている室内空気の温度を設定温度とする制御や、本実施形態の特徴である低負荷時制御などを例示することができる。
As shown in the schematic diagram of FIG. 2, the control program stored in the ROM or the like causes the CPU to function as the
制御部40には外気温度を測定する外気温度センサ32と、室内ユニット20に吸い込まれる熱交換前の室内空気の温度を測定する吸込み温度センサ33と、室内ユニット20から吹出される熱交換後の室内空気の温度を測定する吹出し温度センサ34と、から測定した温度を示す測定信号が入力されている。さらに制御部40には、室内ユニット20に室内空気を吸い込ませ、熱交換後の室内空気を吹き出させる室内ファン部31から室内ファンの回転周波数を示す信号が入力されている。
The
制御部40からは第1圧縮機25および第2圧縮機27の運転状態を制御する制御信号と、第1制御弁28および第2制御弁29の開閉を制御する制御信号と、が主に出力されている。なお、制御部40からは、これらの制御信号の他にも室内ファン部31における室内ファンの回転周波数を制御する制御信号など、従来の空調システムにおいて行われる制御に関する制御信号も出力されている。
The
次に、上記の構成からなる空調システム1における制御などについて説明する。具体的には通常の運転時における制御、および、本実施形態の特徴である低負荷時の運転における低負荷時制御について説明する。なお、通常の運転とは、少なくとも第1圧縮機25の運転を行う空調システム1の運転を意味し、低負荷時の運転とは、第1圧縮機25の運転を停止し、第2圧縮機27のみの運転を行う空調システム1の運転を意味する。
Next, control and the like in the
まず、空調システム1の通常の運転について図3および図4の回路図を参照しながら説明する。この時、制御部40は第1制御弁28に対して弁を閉じる制御信号を出力するとともに、第2制御弁29に対して弁を開く制御信号を出力している。なお図において、黒塗りは弁が閉じられた状態を示し、白抜きは弁が開かれた状態を示している。
First, normal operation of the
第2圧縮機27の圧力比が所定値よりも高い場合には、図3に示すように、制御部40は第1圧縮機25および第2圧縮機27に対して運転を行う制御信号を出力する。ここで所定値とは、第2圧縮機27が安定して運転を継続できる値であり、具体的には1.2程度の値を例示することができる。
When the pressure ratio of the
なお、第2圧縮機27の圧力比は、センサなどの測定値に基づいて直接求めてもよいし、当該圧力比に影響を与える外気の温度に基づいて推定してもよい。外気温度から圧力比を推定する方法としては、実験などの方法により取得した外気温度と圧力比との関係を示すマップを利用してもよいし、理論的に求められる演算式を利用してもよい。
Note that the pressure ratio of the
第1圧縮機25および第2圧縮機27から吐出された高温高圧の気体冷媒は、凝縮器11において外気と熱交換して熱を放出する。熱を放出した冷媒は凝縮して液冷媒となり、凝縮器11から流出して第1膨張弁21に向かう。高圧の液冷媒は第1膨張弁21において減圧されて気液二相の冷媒となる。
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
気液二相の冷媒は、開かれた第2制御弁29を介して、気液分離器22に流入して気体冷媒と液体冷媒とに分離される。液体冷媒は気液分離器22から第2膨張弁23により更に減圧されて第1蒸発器24に流入する。なお、気液二相の冷媒は、第1制御弁28は閉じられているため、第2蒸発器26には流入していない。図では第2蒸発器26を点線で表すことにより冷媒が流れていないことを示している。
The gas-liquid two-phase refrigerant flows into the gas-
第1蒸発器24では、冷媒が室内ファン部31により導入された室内空気の熱を吸収する。吸収した熱により液体冷媒は蒸発して気体冷媒となる。その一方で、室内空気は熱を奪われることにより冷却され、室内ファン部31によってフロアに吹き出される。第1蒸発器24を流出した気体冷媒は、第1圧縮機25に吸入されて圧縮され、所定の圧力まで昇圧された高温高圧の冷媒として吐出される。
In the
その一方で、気液分離器22で分離された気体冷媒は、第2圧縮機27に吸入されて圧縮される。圧縮された冷媒は第2圧縮機27から吐出されて、第1圧縮機25から吐出された冷媒と合流し、凝縮器11に流入する。
On the other hand, the gas refrigerant separated by the gas-
制御部40は、入力された室内空気の設定温度と、吸込み温度センサ33により測定された室内空気の温度とを比較し、室内空気の温度が設定温度となるように空調システム1の制御を行う。例えば、室内空気の温度が設定温度よりも高いと判定された場合には、空調システム1の冷房能力を高める制御を行う。具体的には、室内ファン部31における室内ファンの回転周波数を増やして熱交換される室内空気の流量を増やす制御、第1圧縮機25や第2圧縮機27の運転周波数を増やして空調システム1を循環する冷媒の流量を増やす制御などが行われる。
The
また、室内空気の温度が設定温度よりも低いと判定された場合には、空調システム1の冷房能力を抑える制御を行う。具体的には、室内ファン部31における室内ファンの回転周波数を減らして熱交換される室内空気の流量を減らす制御、第1圧縮機25や第2圧縮機27の運転周波数を減らして空調システム1を循環する冷媒の流量を減らす制御などが行われる。
Moreover, when it determines with the temperature of indoor air being lower than preset temperature, control which suppresses the cooling capability of the
第2圧縮機27の圧力比が所定値以下になる場合には、図4に示すように、制御部40は第1圧縮機25のみの運転を行い、第2圧縮機27の運転を停止する制御信号を出力する。圧力比が所定値以下になる場合とは、季節の移り変わりによって外気温度が低下した場合や、空調システム1の熱負荷が低下した場合などを例示することができる。
When the pressure ratio of the
第2圧縮機27が停止されると、気液分離器22において分離された気体冷媒は第2圧縮機27に吸入されない。図では、第2圧縮機27を点線で表すことで停止していることを示し、気液分離器22と第2圧縮機27との間の回路を点線で表すことで冷媒が流れていないことを示している。この状態の空調システム1における冷媒の流れは、第2圧縮機27が停止している点を除き、図3に示すものと同じであるため、その説明を省略する。
When the
空調システム1が運転されている間、制御部40は少なくとも第1圧縮機25の運転を行う通常運転時の制御、および、第1圧縮機25を停止して第2圧縮機27のみ運転する低負荷時制御のいずれを実行するか判定する処理を繰り返し行っている。
While the air-
上述の判定は、図5に示すフローチャートに従って行われている。
まず制御部40の演算部41は、室内ユニット20から吹出される室内空気の温度が変化したか否かの判定を行う(S11)。具体的には、記憶部42に記憶された室内空気の設定温度に対して、吹出し温度センサ34から出力される吹出し温度に、所定期間(例えば5分間)以上、所定温度差(例えば−1℃)以上の差が出たか否かの判定を行う。
The above-described determination is performed according to the flowchart shown in FIG.
First, the
吹出し温度が変化していないと判定された場合(NOの場合)には、演算部41はS11の判定を繰り返し行う。
その一方で、吹出し温度が変化したと判定された場合(YESの場合)には、演算部41は、必要冷房能力を推定する演算処理を実行する(S12)。具体的には、吸込み温度センサ33から出力される吸込み空気の温度、および、吹出し温度センサ34から出力される吹出し空気の温度の温度差と、室内ファン部31における室内ファンの回転周波数から算出される空気風量と、補正係数と、に基づいて必要冷房能力が推定される。
When it is determined that the blowing temperature has not changed (in the case of NO), the
On the other hand, when it determines with the blowing temperature having changed (in the case of YES), the calculating
なお、必要冷房能力の推定に用いられる演算式としては公知の式を用いることができる。また、演算式を用いて必要冷房能力を演算により求めてもよいし、温度差や空気風量等と必要冷房能力との対応を示すマップを予め求めておき、当該マップを用いて必要冷房能力を求めてもよい。更に予め求められたマップと計測値とを比較し、測定値に基づいて、マップの値を所定の間隔で自動的に更新してもよい。 In addition, a well-known formula can be used as a calculation formula used for estimation of required cooling capacity. Further, the required cooling capacity may be obtained by calculation using an arithmetic expression, or a map showing the correspondence between the temperature difference, the air flow rate, etc. and the required cooling capacity is obtained in advance, and the required cooling capacity is calculated using the map. You may ask for it. Further, the map obtained in advance may be compared with the measured value, and the map value may be automatically updated at predetermined intervals based on the measured value.
必要冷房能力が推定されると、演算部41は第1圧縮機25で対応可能か否かを判定する処理を実行する(S13)。つまり、第1圧縮機25が最低周波数で運転された場合に、室内ユニット20から吹出される空気の温度(第1空気温度)が、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度(所定の空気温度)以下になるか否かを判定する処理を実行する。
When the required cooling capacity is estimated, the
第1圧縮機25が所定の周波数で運転された場合に吹出される空気の温度は、次のように推定される。演算部41は、外気温度センサ32から外気の温度と、吸込み温度センサ33から吸込み空気の温度と、室内ファン部31から室内ファンの回転周波数と、記憶部42から配管長と、を取得する。ここで配管長は、空調システム1の冷媒が流れる配管の長さであり、空調システム1をデータセンタに設置する際などに予め記憶部42に記憶される値である。
The temperature of the air blown out when the
その後演算部41は、室内ファンの回転周波数から室内ユニット20で熱交換される室内空気の流量である空気風量を求める。さらに、外気温度と、吸込み空気温度と、空気風量と、配管長と、S12で算出された必要冷房能力とに基づいて、第1圧縮機25が所定の周波数で運転された場合に、室内ユニット20から吹出される空気の温度が、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度以下になるか否かを判定する処理を実行する。
Thereafter, the
なおS13の処理は、所定の演算式に基づいて演算処理によって行ってもよいし、外気温度と、吸込み空気温度と、空気風量と、配管長と、必要冷房能力と、室内空気の設定値などとの対応関係を予め取得しておき、これらの関係に基づくマップを用いて判定してもよい。 Note that the processing of S13 may be performed by arithmetic processing based on a predetermined arithmetic expression, or the outside air temperature, the intake air temperature, the air volume, the pipe length, the required cooling capacity, the set value of the indoor air, and the like. May be obtained in advance and a determination may be made using a map based on these relationships.
S13の判定において第1圧縮機25で対応可能と判定された場合(YESの場合)、言い換えると、第1圧縮機25の運転周波数が最低周波数以上であり、室内ユニット20から吹出される空気の温度が室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度を維持できると判定された場合、または、第2圧縮機27の運転周波数が最高周波数であっても、室内ユニット20から吹出される空気の温度が室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度を維持できないと判定された場合には、制御部40は第1圧縮機25で運転する制御を実行する(S14)。言い換えると、空調システム1に対して通常の運転時における制御を行う。この場合、上述のように少なくとも第1圧縮機25の運転を行うとともに、第1制御弁28を閉じて、第2制御弁29を開く制御を行っている。その後、再びS11に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
When it is determined that the
その一方で、第1圧縮機25で対応できないと判定された場合(NOの場合)、言い換えると、第1圧縮機25の運転周波数を最低周波数としても、室内ユニット20から吹出される空気の温度が室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度以下となり、第1圧縮機25が発停を繰り返すと判定された場合には、制御部40は第2圧縮機27で運転する制御を実行する(S15)。言い換えると、空調システム1に対して低負荷時の運転における制御を行う。低負荷時の制御については、以下に詳述する。その後、再びS11に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
On the other hand, when it is determined that the
次に、空調システム1に対して低負荷時の制御を行った場合について、図6を参照しながら説明する。低負荷時の制御が開始されると、制御部40は第1圧縮機25に停止の制御信号を出力し、かつ、第2圧縮機27には運転の制御信号を出力する。さらに、第1制御弁28に対して弁を開く制御信号を出力し、第2制御弁29に対して弁を閉じる制御信号を出力する。
Next, the case where the air-
第2圧縮機27から吐出された高温高圧の気体冷媒は、凝縮器11において外気に熱を放出して凝縮する。凝縮した液冷媒は、第1膨張弁21において減圧されて気液二相の冷媒となる。気液二相の冷媒は、開かれた第1制御弁28を介して、第2蒸発器26に流入する。その一方で、第2制御弁29が閉じられているため、気液分離器22や、第1膨張弁21や、第1蒸発器24や、第1圧縮機25には冷媒が流入しない。図ではこれらの要素を点線で描くことにより、冷媒が流入していないことを示している。
The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant discharged from the
第2蒸発器26に流入した冷媒は、室内ファン部31により導入された室内空気から熱を吸収することにより、蒸発して気体冷媒となる。室内空気は冷媒に熱を奪われることにより冷却され、その後、室内ユニット20からフロアに吹出される。蒸発した気体冷媒は第2圧縮機27に吸入されて圧縮され、所定の圧力まで昇圧された高温高圧の冷媒として吐出される。
The refrigerant that has flowed into the
低負荷時の運転においても、通常の運転と同様にフロアの室内空気の温度が設定温度となるように制御が行われる。具体的には、室内ファン部31における室内ファンの回転周波数や、第2圧縮機27の運転周波数を制御することにより、フロアの室内空気の温度が設定温度となるように制御が行われる。
In the operation at the time of low load, the control is performed so that the temperature of the indoor air on the floor becomes the set temperature as in the normal operation. Specifically, by controlling the rotation frequency of the indoor fan in the
上記の構成の空調システム1によれば、空調システム1に求められる冷房能力が低い場合に、制御部40が低負荷時制御を行うことにより空調システム1における消費電力の低減を図ることができる。低負荷時制御では、第1圧縮機25を停止して第2圧縮機27を運転する制御が行われるため、第1圧縮機25および第2圧縮機27の両者が運転される場合と比較して圧縮機で消費される電力が低減される。さらに、インジェクションサイクルで用いられる第2圧縮機27は、第1圧縮機25と比較して低容量となり、空調システム1が低負荷の場合において第1圧縮機25よりも高い負荷率で運転できるため、第1圧縮機25を低負荷で運転するよりも高い効率で運転できる。そのため、運転時に消費される電力が小さい。そのため、空調システム1に求められる冷房能力が低い場合に行われる低負荷時制御において、運転する圧縮機を第2圧縮機27のみとすることにより消費電力の低減を図りやすくなる。
According to the
また、制御部40が低負荷時制御を行うことにより空調システム1を安定して運転することが可能となり、空調システム1の信頼性確保を図ることができる。低負荷時制御では第1圧縮機25を停止して第2圧縮機27を運転する制御が行われるため、第1圧縮機25および第2圧縮機27の両者が運転される場合と比較して空調システム1の冷房能力が過剰となりにくい。さらに第1圧縮機25を運転した場合と比較して、第2圧縮機27を運転した場合には、第2圧縮機27から吐出される冷媒の質量流量は少なくなるため、空調システム1の冷房能力が過剰になりにくい。言い換えると、空調システム1を連続運転した際の冷房能力を小さくすることができ、要求される冷房能力が小さい場合であっても空調システム1を発停させることなく連続して運転させることができる。
Moreover, it becomes possible for the
第2圧縮機27の圧縮容量を第1圧縮機25の圧縮容量よりも小さくすることにより、空調システム1における消費電力の低減を更に図りやすくなるとともに、信頼性をさらに確保しやすくなる。一般に、圧縮機で消費される電力は、その圧縮容量が小さくなるに伴い減少する。そのため、低負荷時制御で運転される第2圧縮機27の圧縮容量を小さくすることにより、低負荷時制御において消費される電力を低減しやすくなる。また、低負荷時制御において空調システム1を連続運転した際の冷房能力がさらに小さくなるため、要求される冷房能力が小さい場合であっても空調システム1を発停させることなく連続して運転させやすくなる。なお、通常の制御が行われる場合において第2圧縮機27は、空調システム1の冷房能力に寄与しない冷媒(第1蒸発器24を流れない冷媒)を圧縮するものであるため、第1圧縮機25と比較して圧縮容量を小さく設定することができる。
By making the compression capacity of the
第1圧縮機25が最低周波数で運転された場合の吹出し空気の温度、および、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度に基づいて低負荷時制御を実行するか否かの判定を行うことにより、判定に要する演算量の増加を抑制することができる。例えば、低負荷時制御を実行した際の消費電力と、実行しない際の消費電力とを比較して低負荷時制御を実行するか否かの判定を行うと判定に要する演算量が増加する。そのため、第1圧縮機25が最低周波数で運転された場合の吹出し空気の温度、および、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度に基づいて上述の判定を行うことにより、制御部40にかかる演算負荷の増加を抑制することができる。
It is determined whether or not to execute the low load control based on the temperature of the blown air when the
S11の判定で吹出し温度が変化したと判定された場合にのみS13の判定を行うことにより、S13の判定に係る演算を行う回数を抑制することができる。具体的には、室内空気の設定温度に対して、吹出し温度センサ34から出力される吹出し温度に、所定期間以上、所定温度差以上の差が出た場合には、空調システム1の冷房能力が必要冷房能力を上回っていると推定されるため、S13の判定が開始される。これに対して、室内空気の設定温度に対して、吹出し温度センサ34から出力される吹出し温度に所定温度差以上の差がない場合、所定温度以上の差があっても所定期間継続していない場合には、空調システム1の冷房能力が必要冷房能力を上回っていない可能性があり、低負荷時制御を実行する必要がないと推定される。低負荷時制御を実行するか否かの判定と比較して演算が容易なS11の判定を先に行うことにより、制御部40における演算量を抑制することができる。
By performing the determination in S13 only when it is determined in S11 that the blow-out temperature has changed, the number of calculations related to the determination in S13 can be suppressed. Specifically, if the difference between the set temperature of the room air and the blowout temperature output from the
なお上述の実施形態のように、S13の判定を行う際に、外気温度、吸込み空気温度、空気風量、配管長および必要冷房能力に基づいて判定を行ってもよいし、図7のブロック図に示すように、室内ユニット20に吸い込まれる空気の湿度を測定する湿度センサ35を更に設け、測定された湿度を加えてS13の判定を行ってもよい。
As in the above-described embodiment, when performing the determination in S13, the determination may be made based on the outside air temperature, the intake air temperature, the air flow rate, the pipe length, and the required cooling capacity, or in the block diagram of FIG. As shown, a
さらに上述の実施形態のように、S11の判定を行う際に、室内ユニット20から吹出される室内空気の温度が変化したか否かの判定を行ってもよいし、図8のフローチャートに示すように、室内ユニット20に吸い込まれる室内空気の温度が変化したか否かの判定(S11a)を行ってもよい。
Further, as in the above-described embodiment, when the determination of S11 is performed, it may be determined whether or not the temperature of the indoor air blown out from the
具体的には、記憶部42に記憶された室内空気の設定温度に対して、吸込み温度センサ33から出力される吸込み温度に、所定期間(例えば5分間)以上、所定温度差(例えば−1℃)以上の差が出たか否かに基づいて判定を行ってもよい。
Specifically, with respect to the set temperature of the indoor air stored in the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態に係る空調システムついて図9から図11を参照しながら説明する。本実施形態の空調システムの基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、制御部における通常制御および低負荷時制御のいずれを実行するか判定する処理が異なっている。よって、本実施形態においては、図9から図11を用いて制御部における制御について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, an air conditioning system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration of the air conditioning system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the first embodiment is a process for determining whether to perform normal control or low load control in the control unit. Is different. Therefore, in this embodiment, control in a control part is demonstrated using FIGS. 9-11, and description of another component etc. is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る空調システム1の制御部40は、第1の実施形態の制御部40と同様に、空調システム1が運転されている間、少なくとも第1圧縮機25の運転を行う通常運転時の制御、および、第1圧縮機25を停止して第2圧縮機27のみ運転する低負荷時制御のいずれを実行するか判定する処理を繰り返し行っている。
The
上述の判定は、図9に示すフローチャートに従って行われている。
まず制御部40の演算部41は、室内ユニット20から吹出される室内空気の温度が変化したか否かの判定を行う(S11)。吹出し温度が変化していないと判定された場合(NOの場合)には、演算部41はS11の判定を繰り返し行う。
The above-described determination is performed according to the flowchart shown in FIG.
First, the
その一方で、吹出し温度が変化したと判定された場合(YESの場合)には、演算部41は、必要冷房能力を推定する演算処理を実行する(S12)。
必要冷房能力が推定されると、演算部41は第2圧縮機27で対応可能か否かを判定する処理を実行する(S21)。つまり、第2圧縮機27が最大周波数で運転された場合に、室内ユニット20から吹出される空気の温度(第2空気温度)が、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度(所定の空気温度)を満たせるか否かを判定する処理を実行する。
On the other hand, when it determines with the blowing temperature having changed (in the case of YES), the calculating
When the required cooling capacity is estimated, the
第2圧縮機27が所定の周波数で運転された場合に吹出される空気の温度は、次のように推定される。演算部41は、外気温度センサ32から外気の温度と、吸込み温度センサ33から吸込み空気の温度と、室内ファン部31から室内ファンの回転周波数と、記憶部42から配管長と、を取得する。ここで配管長は、空調システム1の冷媒が流れる配管の長さであり、空調システム1をデータセンタに設置する際などに予め記憶部42に記憶される値である。
The temperature of the air blown out when the
その後演算部41は、室内ファンの回転周波数から室内ユニット20で熱交換される室内空気の流量である空気風量を求める。さらに、外気温度と、吸込み空気温度と、空気風量と、配管長と、S12で算出された必要冷房能力とに基づいて、第2圧縮機27が所定の周波数で運転された場合に、室内ユニット20から吹出される空気の温度が、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度を満たすか否かを判定する処理を実行する。
Thereafter, the
なおS21の処理は、所定の演算式に基づいて演算処理によって行ってもよいし、外気温度と、吸込み空気温度と、空気風量と、配管長と、必要冷房能力と、室内空気の設定値などとの対応関係を予め取得しておき、これらの関係に基づくマップを用いて判定してもよい。 Note that the processing of S21 may be performed by arithmetic processing based on a predetermined arithmetic expression, or the outside air temperature, the intake air temperature, the air flow rate, the pipe length, the required cooling capacity, the set value of the indoor air, etc. May be obtained in advance and a determination may be made using a map based on these relationships.
S21の判定において第2圧縮機27で対応可能と判定された場合(YESの場合)、言い換えると、室内ユニット20から吹出される空気の温度が、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度を満たすと判定された場合には、演算部41は第1圧縮機25で対応可能か否かを判定する処理を実行する(S13)。
When it is determined that the
S13の判定において第1圧縮機25で対応可能と判定された場合(YESの場合)、言い換えると、第1圧縮機25の運転周波数が最低周波数以上であり、室内ユニット20から吹出される空気の温度が室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度を維持できると判定された場合、または、第2圧縮機27の運転周波数が最高周波数以下であり、室内ユニット20から吹出される空気の温度が室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度を維持できると判定された場合には、制御部40は第1圧縮機25で消費される電力が、第2圧縮機27で消費される電力以下であるか否かを判定する処理を実行する(S22)。言い換えると、空調システム1に対して通常運転時の制御を行った際の消費電力が、低負荷時制御を行った際の消費電力以下であるか否かを判定する処理を実行する。
When it is determined that the
具体的には、第1圧縮機25で消費される電力、および、第2圧縮機27で消費される電力は、次のように推定される。演算部41は、外気温度センサ32から外気の温度と、吸込み温度センサ33から吸込み空気の温度と、室内ファン部31から室内ファンの回転周波数と、記憶部42から配管長と、を取得する。その後演算部41は、室内ファンの回転周波数から室内ユニット20で熱交換される室内空気の流量である空気風量を求める。
Specifically, the power consumed by the
さらに、外気温度と、吸込み空気温度と、空気風量と、配管長と、S12で算出された必要冷房能力とに基づいて、室内ユニット20から吹出される空気の温度が、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度を満たすために第1圧縮機25で消費される電力、および、第2圧縮機27で消費される電力を求める。
Furthermore, based on the outside air temperature, the intake air temperature, the air flow rate, the pipe length, and the required cooling capacity calculated in S12, the temperature of the air blown from the
なおS22の演算処理は、所定の演算式に基づいて演算処理によって行ってもよいし、外気温度と、吸込み空気温度と、空気風量と、配管長と、必要冷房能力と、室内空気の設定値などとの対応関係を予め取得しておき、これらの関係に基づくマップを用いる処理であってもよい。 Note that the calculation processing of S22 may be performed by calculation processing based on a predetermined calculation formula, or outside air temperature, intake air temperature, air flow rate, pipe length, required cooling capacity, and set values for indoor air It may be a process of acquiring a correspondence relationship with the above in advance and using a map based on these relationships.
S22において第1圧縮機25で消費される電力が、第2圧縮機27で消費される電力以下であると判定された場合(YESの場合)、または、S21において第2圧縮機27で対応できないと判定された場合(NOの場合)には、制御部40は第1圧縮機25で運転する制御を実行する(S14)。言い換えると、空調システム1に対して通常の運転時における制御を行う。その後、再びS11に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
When it is determined in S22 that the power consumed by the
その一方で、S22において第1圧縮機25で消費される電力が、第2圧縮機27で消費される電力よりも大きいと判定された場合(NOの場合)、S13の判定において第1圧縮機25で対応できないと判定された場合(NOの場合)には、制御部40は第2圧縮機27で運転する制御を実行する(S15)。言い換えると、空調システム1に対して低負荷時の運転における制御を行う。その後、再びS11に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
On the other hand, if it is determined in S22 that the power consumed by the
なお、空調システム1における通常運転時の制御や冷媒の流れや、低負荷運転時の制御や冷媒の流れなどは、第1の実施形態における制御や冷媒の流れなどと同様であるため、その説明を省略する。
Note that the control during the normal operation and the flow of the refrigerant, the control during the low load operation and the flow of the refrigerant in the
本実施形態における低負荷時制御が行われる範囲を、第1の実施形態における範囲と比較すると、図10に示す通りとなる。図10では、横軸を空調システム1における圧縮機の圧縮容量または空調システム1の冷房能力とし、縦軸を効率としている。
When the range in which the low load control is performed in the present embodiment is compared with the range in the first embodiment, it is as shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents the compression capacity of the compressor in the
第1の実施形態では、通常制御および低負荷時制御の両者が適用可能な場合であっても、通常制御を優先して適用しているのに対して、第2の実施形態では、低負荷時制御における効率が通常制御における効率よりも高い範囲では低負荷時制御を優先している点が異なっている。 In the first embodiment, even when both the normal control and the low load control are applicable, the normal control is preferentially applied, whereas in the second embodiment, the low load is applied. The difference is that the low load control is prioritized in the range where the efficiency in the time control is higher than the efficiency in the normal control.
上記の実施形態のように第2圧縮機27が最大周波数で運転している際の吹出し空気の温度と、室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度と、第1圧縮機25および第2圧縮機27の消費電力とに基づいて低負荷時制御を実行するか否かの判定を行うことにより、空調システム1の消費電力をより確実に抑制することができる。具体的には、第2圧縮機27が最大周波数で運転している際の吹出し空気の温度が室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度以下になり、かつ、第2圧縮機27のみを運転した際の消費電力が第1圧縮機25を運転した場合よりも少なくなる場合に低負荷時制御を実行している。そのため、空調システム1の消費電力を確実に抑制しつつ、空調システム1の信頼性も確保することができる。
As in the above embodiment, the temperature of the blown air when the
第1圧縮機25が最低周波数で運転している際の吹出し空気の温度が室内空気の設定値に対応する吹出し空気の温度以下になる場合には、消費電力の大小を判定することなく低負荷時制御を実行することにより、制御部40における演算量を抑制することができる。具体的には、第2圧縮機27の運転のみで空調システム1が必要冷房能力を満たすことができ、かつ、第1圧縮機25の運転では冷凍機の冷房能力が過剰になる場合には、消費電力の大小にかかわらず低負荷時制御を実行する必要がある。このような場合には、消費電力の大小を比較する演算を省略することができ、省略することにより制御部40における演算量を抑制して、素早い制御を行うことができる。
When the temperature of the blown air when the
なお、第1の実施形態と同様に、S13の判定を行う際に、室内ユニット20に吸い込まれる空気の湿度を測定する湿度センサ35および室内ユニット20から吹出される空気の湿度を測定する湿度センサ36を更に設け、測定された湿度を加えてS13の判定を行ってもよい(図7参照)。
Similar to the first embodiment, the
さらにS11の判定を行う際に、室内ユニット20から吹出される室内空気の温度が変化したか否かの判定を行ってもよいし、図11のフローチャートに示すように、室内ユニット20に吸い込まれる室内空気の温度が変化したか否かの判定(S11a)を行ってもよい。
Furthermore, when performing the determination of S11, it may be determined whether the temperature of the indoor air blown out from the
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態に係る空調システムついて図12を参照しながら説明する。本実施形態の空調システムの基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、制御部における通常制御および低負荷時制御のいずれを実行するか判定する処理が異なっている。よって、本実施形態においては、図12を用いて制御部における制御について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, an air conditioning system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic configuration of the air conditioning system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the first embodiment is a process for determining whether to perform normal control or low load control in the control unit. Is different. Therefore, in this embodiment, control in a control part is demonstrated using FIG. 12, and description of other components is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る空調システム1の制御部40は、第1の実施形態の制御部40と同様に、空調システム1が運転されている間、少なくとも第1圧縮機25の運転を行う通常運転時の制御、および、第1圧縮機25を停止して第2圧縮機27のみ運転する低負荷時制御のいずれを実行するか判定する処理を繰り返し行っている。
The
上述の判定は、図12に示すフローチャートに従って行われている。
まず制御部40の演算部41は、室内ユニット20から吹出される室内空気の温度が変化したか否かの判定を行う(S11)。吹出し温度が変化していないと判定された場合(NOの場合)には、演算部41はS11の判定を繰り返し行う。
The above-described determination is performed according to the flowchart shown in FIG.
First, the
その一方で、吹出し温度が変化したと判定された場合(YESの場合)には、演算部41は、吹出温度差が所定の閾値以上であるか否かを判定する演算処理を実行する(S31)。つまり、吹出し温度センサ34により測定された吹出し空気の温度と、記憶部42に予め記憶された設定値との差である吹出温度差を求める演算処理がまず実行される。その後、求められた吹出し温度差が、記憶部42に予め記憶された閾値以上であるか否かの判定処理が実行される。
On the other hand, when it is determined that the blowing temperature has changed (in the case of YES), the
S31の判定において、吹出温度差が所定の閾値未満であると判定された場合(NOの場合)、演算部41は第1圧縮機25の運転周波数が最低周波数であるか否かを判定する処理を実行する(S32)。
In the determination of S31, when it is determined that the blowing temperature difference is less than the predetermined threshold (in the case of NO), the
S32の判定において、第1圧縮機25が最低周波数で運転されていると判定された場合(YESの場合)、制御部40は第2圧縮機27で運転する制御を実行する(S15)。言い換えると、空調システム1に対して低負荷時の運転における制御を行う。この際、第2蒸発器26において熱交換が行われており、第2圧縮機27の運転周波数は最大周波数まで上昇する。その後、吹出し温度センサ34の測定値と、設定値との温度差に基づいて第2圧縮機27の運転周波数は制御される。その後、再びS11に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
In the determination of S32, when it is determined that the
S31の判定において、吹出温度差が所定の閾値以上であると判定された場合(YESの場合)、または、S32の判定において、第1圧縮機25が最低周波数以上で運転されていると判定された場合(NOの場合)、制御部40は第1圧縮機25および第2圧縮機27の運転を行う制御を実行する(S14)。この際、第1蒸発器24において熱交換が行われており、第1圧縮機25および第2圧縮機27の回転数は低下する。その後、再びS11に戻り、上述の処理が繰り返し実行される。
In the determination of S31, when it is determined that the blowing temperature difference is greater than or equal to the predetermined threshold (in the case of YES), or in the determination of S32, it is determined that the
上記の実施形態のように吹出し温度センサ34により測定された吹出し空気の温度の測定値と予め定められた設定値との差である吹出温度差が所定の閾値未満であることを、低負荷時制御を行うか否かの判定材料とすることにより、必要冷房能力や消費電力の推定を用いる判定方法と比較して、判定を行う際に制御部40の演算部41で行われる演算量を減らすことができる。さらに第1圧縮機25から吐出される冷媒の流量が最低流量であること、言い換えると、第1圧縮機25の運転周波数が最低周波数であることを、低負荷制御を行うか否かの判定材料とすることにより空調システム1を安定して運転することができる。つまり、第1圧縮機25が発停されることを抑制し、空調システム1を安定して運転することができる。
As in the above-described embodiment, it is determined that the blowing temperature difference, which is the difference between the measured value of the temperature of the blowing air measured by the blowing
なお、上述の実施形態では、S11の処理において室内ユニット20から吹出される室内空気の温度が変化したと判定された場合には、続くS31の処理において吹出温度差が所定の閾値以上であるか否かを判定しているが、吹出温度差ではなく図13に示すように室内ユニット20に吸い込まれる室内空気の温度が変化したと判定された場合(S11aのYESの場合)には、吸込温度差が所定の閾値以上であるか否かを判定してもよい(S31a)。ここで吸込温度差とは、室内ユニット20に吸い込まれる吸込み空気の温度と、記憶部42に予め記憶された設定値との差である。
In the above-described embodiment, if it is determined that the temperature of the indoor air blown from the
なお、上記の全ての実施形態において、図14に示す構成を適用することにより第1圧縮機25や第2圧縮機27の吸入側および吐出側の圧力を計測して、吸入側圧力と吐出側圧力との比である圧力比が所定の最低許容圧力比(例えば1.2)以上となるように制御を行ってもよい。
In all the above embodiments, the suction side pressure and the discharge side pressure are measured by measuring the suction side and discharge side pressures of the
つまり、第1圧縮機25の吸入側に配置した圧力センサ25Nおよび吐出側に圧力センサ25Tのそれぞれから、第1圧縮機25の吸入側圧力および吐出側圧力の測定値が制御部40に入力されるように構成されている。また、第2圧縮機27の吸入側に配置した圧力センサ27Nおよび吐出側に圧力センサ27Tのそれぞれから、第2圧縮機27の吸入側圧力および吐出側圧力の測定値が制御部40に入力されるように構成されている。さらに、制御部40から第1圧縮機25および第2圧縮機27にそれぞれの回転数を制御する制御信号が入力されるように構成されている。
That is, the measured values of the suction side pressure and the discharge side pressure of the
制御部40は、第2圧縮機27をインジェクションサイクルの実現のために運転している場合に、第1圧縮機25または第2圧縮機27の圧力比が最低許容圧力比以下になると判定したとき、第2圧縮機27の運転を停止し、第1圧縮機25のみを運転する制御を行ってもよい。この場合、インジェクションサイクルは実現されない。
When the
このようにすることで、第1圧縮機25および第2圧縮機27における圧力比を所定の圧力比よりも大きく保つことができる。その結果、第1圧縮機25および第2圧縮機27が発停を繰り返すことを抑制し、両者を安定して運転することができる。
By doing in this way, the pressure ratio in the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施形態においては、フロン系の冷媒等を用いた蒸気圧縮サイクルを備えた空調システム1により構成されている例に適用して説明したが、その他にも超臨界サイクルを用いた空調システムや、冷媒として二酸化炭素を用いた空調システムなどを適用することができるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the description is applied to an example in which the air-
さらに、上記の実施形態では、ICT装置などを構成する電子機器を、室内空気を介して冷却する例に適用して説明したが、室内空気の代わりにヒートシンクなどその他の媒体を介して冷却する例に適用することができるものである。 Furthermore, in the above-described embodiment, the electronic device constituting the ICT device has been described as applied to an example of cooling via room air, but an example of cooling via another medium such as a heat sink instead of room air is described. It can be applied to.
1…空調システム(冷凍機)、11…凝縮器(高圧熱交換器)、21…第1膨張弁(第1減圧部)、22…気液分離器、23…第2膨張弁(第2減圧部)、24…第1蒸発器(第1低圧熱交換器)、25…第1圧縮機(第1圧縮部)、26…第2蒸発器(第2低圧熱交換器)、27…第2圧縮機(第2圧縮部)、28…第1制御弁(選択部)、29…第2制御弁(選択部)、40…制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
高圧の冷媒を冷却する高圧熱交換器と、
前記高圧熱交換器にて冷却された高圧の冷媒を減圧する第1減圧部と、
前記第1減圧部にて減圧された低圧の冷媒を気体冷媒および冷媒液体に分離する気液分離器と、
前記気液分離器により分離された前記液冷媒を更に減圧する第2減圧部と、
前記第2減圧部にて減圧された冷媒を蒸発させる第1低圧熱交換器と、
前記第1低圧熱交換器から流出した冷媒を圧縮して前記高圧熱交換器に向けて吐出する第1圧縮部と、
前記第1減圧部にて減圧された前記低圧の冷媒を蒸発させる第2低圧熱交換器と、
前記第2低圧熱交換器から流出した冷媒、および、前記気液分離器により分離された前記気体冷媒の少なくとも一方を圧縮して前記第1圧縮部および前記高圧熱交換器の間に吐出する第2圧縮部と、
前記第1減圧部により減圧された前記低圧の冷媒が流入する先を前記気液分離器および前記第2低圧熱交換器から選択する選択部と、
前記第1圧縮部および前記第2圧縮部の運転停止の制御、および、前記選択部による前記低圧の冷媒の流入先の制御を行うものであって、前記第1圧縮部を停止するとともに前記第2圧縮部を運転し、前記選択部により前記低圧の冷媒の流入先を前記第2低圧熱交換器とする低負荷時制御を少なくとも行う制御部と、
が設けられていることを特徴とする冷凍機。 In the refrigeration system that moves the heat on the low temperature side to the high temperature side,
A high-pressure heat exchanger that cools the high-pressure refrigerant;
A first decompression unit that decompresses the high-pressure refrigerant cooled in the high-pressure heat exchanger;
A gas-liquid separator that separates the low-pressure refrigerant decompressed by the first decompression unit into a gaseous refrigerant and a refrigerant liquid;
A second decompression unit for further decompressing the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator;
A first low-pressure heat exchanger that evaporates the refrigerant decompressed in the second decompression unit;
A first compression section that compresses refrigerant discharged from the first low-pressure heat exchanger and discharges the refrigerant toward the high-pressure heat exchanger;
A second low-pressure heat exchanger for evaporating the low-pressure refrigerant decompressed by the first decompression unit;
The refrigerant flowing out from the second low-pressure heat exchanger and the gas refrigerant separated by the gas-liquid separator are compressed and discharged between the first compression section and the high-pressure heat exchanger. Two compression sections;
A selection unit that selects a destination of the low-pressure refrigerant decompressed by the first decompression unit from the gas-liquid separator and the second low-pressure heat exchanger;
Control of operation stop of the first compression unit and the second compression unit, and control of an inflow destination of the low-pressure refrigerant by the selection unit, and stops the first compression unit and the first A control unit that operates two compression units, and performs at least low-load control by the selection unit with the low-pressure refrigerant flowing into the second low-pressure heat exchanger;
Is provided with a refrigerator.
前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前後の空気温度の差、および、前記第1低圧熱交換器により熱交換される前記空気の流量に基づく必要冷房能力、並びに、前記第1圧縮部から吐出される冷媒の流量が最低流量である場合の前記第1熱交換器または前記第2熱交換器に熱交換された後の第1空気温度を求め、
前記熱交換後の第1空気温度および所定の空気温度を比較し、前記熱交換後の第1空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した際に、前記低負荷時制御を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍機。 The controller is
Difference in air temperature before and after heat exchange in the heat exchanger performing heat exchange among the first low pressure heat exchanger and the second low pressure heat exchanger, and heat exchange by the first low pressure heat exchanger The heat exchange is performed by the first heat exchanger or the second heat exchanger when the required cooling capacity based on the air flow rate and the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression unit is the minimum flow rate. The first air temperature after
The first air temperature after the heat exchange is compared with a predetermined air temperature, and when it is determined that the first air temperature after the heat exchange is equal to or lower than the predetermined air temperature, the low load control is executed. The refrigerator according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前後の空気温度の差、および、前記第1低圧熱交換器により熱交換される前記空気の流量に基づく必要冷房能力、並びに、前記第2圧縮部から吐出される冷媒の流量が最大流量である場合の前記第1熱交換器または前記第2熱交換器に熱交換された後の第2空気温度を求め、
前記熱交換後の第2空気温度および所定の空気温度を比較し、前記熱交換後の第2空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した際に、
少なくとも前記第1圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第2圧縮部のみを運転した際の消費電力とを比較し、前記第2運転部のみを運転した際の消費電力が小さいと判定した場合には、前記低負荷時制御を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍機。 The controller is
Difference in air temperature before and after heat exchange in the heat exchanger performing heat exchange among the first low pressure heat exchanger and the second low pressure heat exchanger, and heat exchange by the first low pressure heat exchanger The heat exchange is performed by the first heat exchanger or the second heat exchanger when the required cooling capacity based on the air flow rate and the flow rate of the refrigerant discharged from the second compression unit is the maximum flow rate. The second air temperature after
When comparing the second air temperature after the heat exchange and a predetermined air temperature, and determining that the second air temperature after the heat exchange is equal to or lower than the predetermined air temperature,
At least the power consumption when operating the first compression unit is compared with the power consumption when only the second compression unit is operated, and it is determined that the power consumption when only the second operation unit is operated is small If it is, the refrigerator according to claim 1 or 2, wherein the low load control is executed.
前記熱交換後の第2空気温度および所定の空気温度を比較し、前記熱交換後の第2空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した後、少なくとも前記第1圧縮部を運転した際の消費電力と、前記第2圧縮部のみを運転した際の消費電力とを比較する前に、
前記空気温度の差および前記空気の流量に基づく必要冷房能力並びに前記第1圧縮部から吐出される冷媒の流量が最低流量である場合の前記第1熱交換器または前記第2熱交換器に熱交換された後の第1空気温度を求めて、前記熱交換後の第1空気温度および前記所定の空気温度を比較し、
前記熱交換後の第1空気温度が前記所定の空気温度以下になると判定した際には、前記第1圧縮部の消費電力および前記第2圧縮部の消費電力の大小を判定することなく、前記低負荷時制御を実行することを特徴とする請求項4記載の冷凍機。 The controller is
When the second air temperature after the heat exchange and a predetermined air temperature are compared, and it is determined that the second air temperature after the heat exchange is equal to or lower than the predetermined air temperature, and at least when the first compression unit is operated Before comparing the power consumption when operating only the second compression unit,
Heat required for the first heat exchanger or the second heat exchanger when the required cooling capacity based on the difference in air temperature and the flow rate of the air and the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression unit is the minimum flow rate. Finding the first air temperature after being exchanged, comparing the first air temperature after the heat exchange and the predetermined air temperature,
When it is determined that the first air temperature after the heat exchange is equal to or lower than the predetermined air temperature, the power consumption of the first compression unit and the power consumption of the second compression unit are not determined, 5. The refrigerator according to claim 4, wherein the low load control is executed.
前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前または熱交換された後の空気温度の測定値と、予め定められた空気温度の設定値と、の差である温度差が所定の閾値未満であり、かつ、前記第1圧縮部から吐出される冷媒の流量が最低流量であると判定した際に、前記低負荷時制御を実行することを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍機。 The controller is
A measured value of the air temperature before or after heat exchange in the heat exchanger performing heat exchange among the first low-pressure heat exchanger and the second low-pressure heat exchanger, and a predetermined value. When it is determined that the temperature difference that is the difference between the set value of the air temperature is less than a predetermined threshold and the flow rate of the refrigerant discharged from the first compression unit is the minimum flow rate, Control is performed, The refrigerator of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
少なくとも前記必要冷房能力を求める前に、前記第1低圧熱交換器および前記第2低圧熱交換器のうち熱交換を行っている熱交換器において熱交換される前の空気温度、または、熱交換された後の空気温度の測定値と、予め定められた空気温度の設定値と、を比較し、
前記測定値が前記設定値よりも低く、かつ、前記測定値と前記設定値との差が所定閾値以上と判定された後に、少なくとも前記必要冷房能力を求めることを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載の冷凍機。 The controller is
Before obtaining at least the required cooling capacity, the air temperature before heat exchange in the heat exchanger performing heat exchange among the first low pressure heat exchanger and the second low pressure heat exchanger, or heat exchange Compare the measured value of the air temperature after being set to the preset value of the air temperature,
The at least required cooling capacity is obtained after it is determined that the measured value is lower than the set value and the difference between the measured value and the set value is equal to or greater than a predetermined threshold value. The refrigerator according to any one of the above.
前記第1圧縮部および前記第2圧縮部の吸入側圧力と吐出側圧力との比である圧力比が、所定の圧力比以下になると判定された場合には、前記第2圧縮部の運転を停止する制御を行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍機。 The controller is
When it is determined that the pressure ratio, which is the ratio between the suction side pressure and the discharge side pressure of the first compression unit and the second compression unit, is equal to or less than a predetermined pressure ratio, the operation of the second compression unit is performed. Control which stops is performed, The refrigerator of any one of Claim 1 to 7 characterized by the above-mentioned.
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