JP2018084376A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018084376A
JP2018084376A JP2016227659A JP2016227659A JP2018084376A JP 2018084376 A JP2018084376 A JP 2018084376A JP 2016227659 A JP2016227659 A JP 2016227659A JP 2016227659 A JP2016227659 A JP 2016227659A JP 2018084376 A JP2018084376 A JP 2018084376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
expansion valve
opening
control
heat exchanger
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.)
Granted
Application number
JP2016227659A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6540666B2 (ja
Inventor
覚 阪江
Satoru Sakae
覚 阪江
東 近藤
Azuma Kondo
東 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP2016227659A priority Critical patent/JP6540666B2/ja
Priority to EP17874008.0A priority patent/EP3546851A4/en
Priority to PCT/JP2017/041855 priority patent/WO2018097138A1/ja
Priority to US16/463,563 priority patent/US20190376730A1/en
Priority to CN201780072668.9A priority patent/CN110023693A/zh
Publication of JP2018084376A publication Critical patent/JP2018084376A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6540666B2 publication Critical patent/JP6540666B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00Compressor arrangements
    • F25B31/002Lubrication
    • F25B31/004Lubrication oil recirculating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • F25B41/34Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/063Feed forward expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/06Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/068Expansion valves combined with a sensor
    • F25B2341/0683Expansion valves combined with a sensor the sensor is disposed in the suction line and influenced by the temperature or the pressure of the suction gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/16Lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2513Expansion valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2115Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21Temperatures
    • F25B2700/2117Temperatures of an evaporator
    • F25B2700/21175Temperatures of an evaporator of the refrigerant at the outlet of the evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • F25B41/33Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant
    • F25B41/335Expansion valves with the valve member being actuated by the fluid pressure, e.g. by the pressure of the refrigerant via diaphragms
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

【課題】施工性・メンテナンス性・経済性に優れる冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷凍装置100は、上流側の冷媒の流量又は圧力変化に応じ開度が変化する利用側膨張弁31と、第1膨張弁15と、コントローラ50と、を備える。コントローラ50は、油回収運転中、油回収第1制御で、第1膨張弁15を第1開度(第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに関連して利用側膨張弁31の開度を増大させる開度)に制御し、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力を減少させる。コントローラ50は、油回収第1制御の後の油回収第2制御で、第1膨張弁15を第2開度(第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が増大することに関連して利用側膨張弁31の開度が小さくなる前に、利用側熱交換器32に液冷媒を流入させる開度)に制御し、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力を増大させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、冷凍装置に関する。
従来、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源ユニットと、利用側熱交換器及び機械式膨張弁を有する利用ユニットと、を含む冷媒回路において冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。このような冷凍装置には、例えば特許文献1(特開2009−257759号公報)に開示される冷凍装置のように、利用ユニット内において機械式膨張弁の上流側に配置された開閉弁を開閉することで、利用側熱交換器に液冷媒を送り利用側熱交換器内に滞留する冷凍機油を回収する油回収運転を所定のタイミングで行うものがある。
特許文献1のような態様で油回収運転を行う冷凍装置では、利用ユニット外に各アクチュエータを制御するためのコントローラが配置される場合、施工時やメンテナンス時において、利用ユニット内の開閉弁とコントローラとを電気的に接続するための電気配線が必要となる。このため、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが生じるため、施工性・メンテナンス性・経済性に優れない。
そこで、本発明の課題は、施工性・メンテナンス性・経済性に優れる冷凍装置を提供することである。
本発明の第1観点に係る冷凍装置は、熱源ユニットと利用ユニットとを含む冷媒回路において冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、機械式膨張弁と、電動弁と、コントローラと、を備える。熱源ユニットは、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する。圧縮機は、冷媒を圧縮する。熱源側熱交換器は、冷媒の凝縮器として機能する。利用ユニットは、利用側熱交換器を有する。利用側熱交換器は、冷媒の蒸発器として機能する。機械式膨張弁は、利用側熱交換器の冷媒流れの上流側に配置される。機械式膨張弁は、開度に応じて通過する冷媒を減圧する。電動弁は、機械式膨張弁の冷媒流れの上流側に配置される。電動弁は、開度に応じて通過する冷媒の流量又は圧力を調整する。コントローラは、各アクチュエータの動作を制御する。アクチュエータには、電動弁が含まれる。機械式膨張弁は、機械式膨張弁の上流側を流れる冷媒の流量又は圧力の増減に応じて開度が変化する。コントローラは、所定のタイミングで油回収運転を実行する。油回収運転には、第1制御及び第2制御が含まれる。第1制御及び第2制御は、利用ユニット内で滞留する冷凍機油を圧縮機に回収するための制御である。コントローラは、第1制御においては、電動弁の開度を所定の第1開度に制御して、電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力を減少させる。第1開度は、電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに関連して機械式膨張弁の開度を増大させる開度である。コントローラは、第2制御においては、第1制御の後に、電動弁の開度を第2開度に制御して、電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力を増大させる。第2開度は、電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力が増大することに関連して機械式膨張弁の開度が小さくなる前に、利用側熱交換器に液冷媒を流入させる開度である。
本発明の第1観点に係る冷凍装置では、コントローラは、油回収運転において、電動弁の開度を第1開度に制御して電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力を減少させた後に、電動弁の開度を第2開度に制御して電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力を増大させる。これにより、油回収運転においては、第1制御実行時に、電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに関連して機械式膨張弁の開度が増大する。その後、第2制御実行時に、電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力が増大することに関連して機械式膨張弁の開度が小さくなる前に、利用側熱交換器に液冷媒が流入することとなる。その結果、利用側熱交換器に流入した液冷媒が、利用側熱交換器内に滞留する冷凍機油と相溶して熱源ユニット側へ流れることとなり、冷凍機油が圧縮機に回収されることとなる。
すなわち、利用ユニット内(又は熱源ユニットより下流側であって機械式膨張弁の上流側の冷媒流路、以下同様)に油回収運転用の開閉弁を配置されなくても利用ユニット内の冷凍機油を圧縮機に回収する油回収運転を行うことが可能となる。換言すると、機械式膨張弁が利用側熱交換器の上流側に配置される冷媒回路において油回収運転を行ううえで、開閉弁を機械式膨張弁の上流側に配置される必要がなくなる。このため、施工時やメンテナンス時においてコントローラと開閉弁とを電気的に接続するための電気配線が省略可能となり、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが削減されうる。よって、施工性・メンテナンス性・経済性に優れる。
なお、ここでの「冷媒」は、特に限定されないが、例えば、R410AやR32のようなHFC冷媒が想定される。
本発明の第2観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置であって、コントローラは、第1制御実行後、所定時間が経過してから第2制御を実行する。ここでの所定時間は、第1制御によって電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに伴い機械式膨張弁の開度が増大するのに要する時間である。
これにより、第1制御が実行されることに関連して機械式膨張弁の開度が増大した後に、第2制御によって電動弁の開度が増大されることとなり、冷凍機油を回収するのに適した流量の液冷媒が利用側熱交換器に流入することとなる。その結果、利用ユニット内に油回収運転用の開閉弁を配置されなくても油回収運転が実現可能となる。よって、施工時やメンテナンス時においてコントローラと開閉弁とを電気的に接続するための電気配線が不要となり、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが削減される。
本発明の第3観点に係る冷凍装置は、第1観点又は第2観点に係る冷凍装置であって、機械式膨張弁は、感温筒を含む。感温筒は、利用側熱交換器の冷媒流れの下流側に配置される。機械式膨張弁は、感温筒の感知温度に応じて開度が変化する。
これにより、感温筒を含む機械式膨張弁の特性を利用して、利用側熱交換器に液冷媒が送られ冷凍機油の回収が行われる。すなわち、機械式膨張弁は、上流側における冷媒の流量変化に対して即時に開度が変化するわけではなく、上流側における冷媒の流量変化(つまり電動弁の開度変化)に対して応答時間に相当する分遅れて開度が変化する。換言すると、機械式膨張弁は、応答性に優れないという特性を有する。係る特性により、第1制御実行後、第2制御が実行されても、機械式膨張弁の開度は直ちに絞られない。よって、第2制御によって電動弁が第2開度に制御された後、機械式膨張弁が追従して開度が絞られるまでの間に利用側熱交換器へ冷凍機油を回収するのに適した流量の液冷媒を流入させることが可能である。
本発明の第4観点に係る冷凍装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る冷凍装置であって、電動弁は、熱源ユニット内に配置される。これにより、互いに離れて設置されることが一般的である熱源ユニット及び利用ユニット間における電気配線が省略可能となる。このため、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減されうる。
本発明の第5観点に係る冷凍装置は、第1観点から第4観点のいずれかに係る冷凍装置であって、コントローラは、熱源ユニットに配置され、利用ユニットに配置される機器とは電気的に接続されない。これにより、互いに離れて設置されることが一般的である熱源ユニット及び利用ユニット間における電気配線が省略可能となる。このため、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減されうる。
本発明の第6観点に係る冷凍装置は、第1観点から第5観点のいずれかに係る冷凍装置であって、冷媒回路は、複数台の利用ユニットを含む。これにより、利用ユニットが複数台設置される場合(すなわち、熱源ユニット及び利用ユニット間において電気配線が必要となる場合に、工事やメンテナンスに係る作業が特に煩雑となりうる場合)であっても、各利用ユニット内に油回収運転用の開閉弁が配置される場合に必要となる電気配線が省略可能となる。このため、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減される。
本発明の第1観点に係る冷凍装置では、利用ユニット内に油回収運転用の開閉弁を配置されなくても利用ユニット内の冷凍機油を圧縮機に回収する油回収運転を行うことが可能となる。換言すると、機械式膨張弁が利用側熱交換器の上流側に配置される冷媒回路において油回収運転を行ううえで、開閉弁を機械式膨張弁の上流側に配置される必要がなくなる。このため、施工時やメンテナンス時においてコントローラと開閉弁とを電気的に接続するための電気配線が省略可能となり、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが削減されうる。よって、施工性・メンテナンス性・経済性に優れる。
本発明の第2観点に係る冷凍装置では、施工時やメンテナンス時においてコントローラと開閉弁とを電気的に接続するための電気配線が不要となり、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが削減される。
本発明の第3観点に係る冷凍装置では、感温筒を含む機械式膨張弁の特性を利用して、利用側熱交換器に液冷媒が送られ冷凍機油の回収が行われる。
本発明の第4観点又は第5観点に係る冷凍装置では、互いに離れて設置されることが一般的である熱源ユニット及び利用ユニット間における電気配線が省略可能となり、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減されうる。
本発明の第6観点に係る冷凍装置では、利用ユニットが複数台設置される場合であっても、各利用ユニット内に油回収運転用の開閉弁が配置される場合に必要となる電気配線が省略可能となり、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減される。
本発明の一実施形態に係る冷凍装置の概略構成図。 コントローラの概略構成と、コントローラに接続される各部と、を模式的に示したブロック図。 コントローラの処理の流れの一例を示したフローチャート。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る冷凍装置100について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
(1)冷凍装置100
図1は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置100の概略構成図である。冷凍装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、例えば冷蔵倉庫内、店舗のショーケースの庫内、或いは輸送コンテナ内等に形成される利用側空間(対象空間)の冷却を行う装置である。冷凍装置100は、主として、熱源ユニット10と、複数台(ここでは2台)の利用ユニット30(30a、30b)と、冷凍装置100の動作を制御するコントローラ50と、を有している。
冷凍装置100では、1台の熱源ユニット10と各利用ユニット30とが、ガス側連絡配管G1及び液側連絡配管L1を介して接続されることで、冷媒回路RCが構成されている。冷凍装置100では、冷媒回路RC内に封入された冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。冷媒回路RCには、例えば、R32やR410AのようなHFC冷媒が封入されている。
(1−1)熱源ユニット10
(1−1−1)熱源ユニット10に配置される回路要素
熱源ユニット10は、ガス側連絡配管G1及び液側連絡配管L1を介して各利用ユニット30と接続されており、冷媒回路RCの一部を構成している。熱源ユニット10は、冷媒回路RCを構成する回路要素として、主として、複数(ここでは3台)の圧縮機11(第1圧縮機11a、第2圧縮機11b、第3圧縮機11c)と、熱源側熱交換器12と、レシーバ13と、過冷却熱交換器14と、第1膨張弁15と、第2膨張弁16と、圧縮機11と同数(ここでは3つ)のインジェクション弁17(第1インジェクション弁17a、第2インジェクション弁17b、第3インジェクション弁17c)と、ガス側閉鎖弁SV1と、液側閉鎖弁SV2と、を有している。
各圧縮機11は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して圧縮し高圧冷媒として吐出する。圧縮機11は、例えばスクロール型式の圧縮機であり、ケーシング内において圧縮要素(図示省略)が圧縮機モータ(図示省略)連動して回転駆動される密閉式構造を有している。本実施形態において、第1圧縮機11a、第2圧縮機11b及び第3圧縮機11cのそれぞれは、運転時に圧縮機モータの回転数がインバータによって適宜制御される運転容量可変の「容量可変圧縮機」、又は第2圧縮機11b及び第3圧縮機11cは、運転時における圧縮機モータの回転数が一定であり運転容量が一定の「容量一定圧縮機」である。第1圧縮機11a、第2圧縮機11b及び第3圧縮機11cは、互いに並列に配置されている。
なお、冷凍機油(圧縮機11の潤滑油)については、特に限定されないが、例えば、エステル結合を有するエステル油、カーボネート油、エーテル結合を有するポリアルキレングリコール油(PAG)、又はポリビニールエーテル油等が用いられる。
熱源側熱交換器12は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器又は凝縮器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器12は、冷媒が流れる伝熱管(図示省略)を含んでおり、伝熱管内の冷媒と熱源側ファン19(後述)によって生成される空気流とが熱交換を行うように構成されている。
レシーバ13は、熱源側熱交換器12から流出した冷媒を一時的に溜める容器である。レシーバ13の内部には、冷媒回路RCに封入されている冷媒量に応じた容量の冷媒貯留空間が形成されている。
過冷却熱交換器14は、例えば二重管熱交換器である。過冷却熱交換器14は、2つの冷媒流路(第1流路141及び第2流路142)を形成されている。第1流路141は、レシーバ13から流出した冷媒が通過する流路である。第2流路142は、第1流路141を通過後、第2膨張弁16によって減圧された中間圧冷媒が通過する流路である。過冷却熱交換器14は、第1流路141内の冷媒と、第2流路142内の冷媒と、が熱交換を行うように構成されている。
第1膨張弁15(特許請求の範囲記載の「電動弁」に相当)は、開度制御が可能な電動弁であり、開度に応じて、通過する冷媒を減圧する、若しくは通過する冷媒の流量を増減させる。第1膨張弁15は、過冷却熱交換器14の第1流路141を通過した高圧の液冷媒を減圧して低圧の気液二相冷媒とする。第1膨張弁15は、利用ユニット30まで延びる液側連絡配管L1の上流側に配置され、液側連絡配管L1を介して利用ユニット30に送られる冷媒の圧力及び流量を調整する。
第2膨張弁16は、開度制御が可能な電動弁である。第2膨張弁16は、開度に応じて通過する冷媒を減圧する、若しくは通過する冷媒の流量を増減させる。第2膨張弁16は、過冷却熱交換器14の第1流路141を通過した高圧の液冷媒を減圧して中間圧の気液二相冷媒/液冷媒(中間圧冷媒)とする。第2膨張弁16は、インジェクション弁17の上流側を流れる冷媒配管(後述する第12配管P12)の冷媒流れ上流側に配置される。
各インジェクション弁17は、開度制御が可能な電動膨張弁である。各インジェクション弁17は、開度に応じて通過する冷媒を減圧する、若しくは通過する冷媒の流量を増減させる。各インジェクション弁17は、対応する圧縮機11のインジェクション管(後述する第4配管P4)に一端が接続され、通過する中間圧冷媒の流量を調整する。ここで、第1インジェクション弁17aは、第1圧縮機11a及び第4配管P4a(後述)に対応する。第2インジェクション弁17bは、第2圧縮機11b及び第4配管P4b(後述)に対応する。第3インジェクション弁17cは、第3圧縮機11c及び第4配管P4c(後述)に対応する。
ガス側閉鎖弁SV1は、ガス側連絡配管G1の一端に接続された手動弁である。液側閉鎖弁SV2は、液側連絡配管L1の一端に接続された手動弁である。
(1−1−2)熱源ユニット10に配置される冷媒配管
熱源ユニット10は、各回路要素を接続する複数の冷媒配管を有している。具体的には、熱源ユニット10は、第1配管P1と、圧縮機11の数と同数(3本)の第2配管P2(P2a、P2b、P2c)、第3配管P3(P3a、P3b、P3c)及び第4配管P4(P4a、P4b、P4c)と、第5配管P5−第12配管P12と、を有している。
第1配管P1は、ガス側閉鎖弁SV1の一端と、各第2配管P2(吸入配管)の一端と、を個別に接続する。
各第2配管P2は、いずれかの圧縮機11に対応し、対応する圧縮機11の吸入ポートに接続され、対応する圧縮機11に流入する低圧冷媒が流れる吸入配管として機能する。第2配管P2aは第1圧縮機11aに対応し、第2配管P2bは第2圧縮機11bに対応し、第2配管P2cは第3圧縮機11cに対応している。
各第3配管P3は、いずれかの圧縮機11に対応し、対応する圧縮機11の吐出ポートに接続され、対応する圧縮機11から吐出される高圧冷媒が流れる吐出配管として機能する。第3配管P3aは第1圧縮機11aに対応し、第3配管P3bは第2圧縮機11bに対応し、第3配管P3cは第3圧縮機11cに対応している。
各第4配管P4は、いずれかの圧縮機11に対応し、対応する圧縮機11のインジェクションポートに接続され、対応する圧縮機11の圧縮室内に中間圧冷媒を流入させるインジェクション管として機能する。第4配管P4aは第1圧縮機11aに対応し、第4配管P4bは第2圧縮機11bに対応し、第4配管P4cは第3圧縮機11cに対応している。
第5配管P5は、各第3配管P3の一端と、熱源側熱交換器12のガス側と、を個別に接続する。
第6配管P6は、熱源側熱交換器12の液側と、レシーバ13の冷媒流入口と、を接続する。
第7配管P7は、レシーバ13の冷媒流出口と、過冷却熱交換器14の第1流路141の一端と、を接続する。
第8配管P8は、過冷却熱交換器14の第1流路141の他端と、第1膨張弁15の一端と、を接続する。
第9配管P9は、第1膨張弁15の一端と、液側閉鎖弁SV2の一端と、を接続する。
第10配管P10は、第8配管P8の両端間から延びて第2膨張弁16の一端に接続される。
第11配管P11は、第2膨張弁16の他端と、過冷却熱交換器14の第2流路142の一端と、を接続する。
第12配管P12は、過冷却熱交換器14の第2流路142の他端と、各インジェクション弁17の他端と、を個別に接続する。より詳細には、第12配管P12は、一端が第2流路142に接続され、他端が3つに分岐しており各インジェクション弁17に個別に接続されている。
なお、冷媒回路RCにおいては、第10配管P10、第2膨張弁16、第11配管P11、過冷却熱交換器14の第2流路142、第12配管P12、各インジェクション弁17、及び各第4配管P4によって、インジェクションラインJ1が構成されている。インジェクションラインJ1は、第8配管P8を流れる冷媒の一部を分岐して各圧縮機11に流入させる(インジェクションさせる)ための冷媒流路である。
(1−1−3)熱源ユニット10に配置される他の機器
熱源ユニット10は、熱源ユニット10外から熱源ユニット10内に流入して熱源側熱交換器12を通過した後に熱源ユニット10外へ流出する空気流を生成する熱源側ファン19を有している。熱源側ファン19は、熱源側熱交換器12を流れる冷媒の冷却源としての空気を熱源側熱交換器12に供給するための送風機である。熱源側ファン19は、例えばプロペラファンやシロッコファンであり、熱源側ファンモータ(図示省略)に連動して回転駆動する。
また、熱源ユニット10は、低圧側圧力センサ21、高圧側圧力センサ22、中間圧力センサ23、及び複数の吐出温度センサ25(第1吐出温度センサ25a、第2吐出温度センサ25b、第3吐出温度センサ25c)等、各種センサを有している。
低圧側圧力センサ21は、各圧縮機11の吸入配管(P2a、P2b、P2c)の冷媒流れ上流側に位置する第1配管P1(低圧側冷媒配管)に配置される。低圧側圧力センサ21は、第1配管P1を通過する冷媒(すなわち、各圧縮機11の吸入側における低圧冷媒)の圧力である低圧側圧力LPを検出する。
高圧側圧力センサ22は、各圧縮機11の吐出配管(P3a、P3b、P3c)の冷媒流れ下流側に位置する第5配管P5に配置される。高圧側圧力センサ22は、第5配管P5を通過する冷媒(すなわち、各圧縮機11の吐出側における高圧冷媒)の圧力である高圧側圧力HPを検出する。
中間圧力センサ23は、各圧縮機11のインジェクション管(P4a、P4b、P4c)の冷媒流れ上流側に位置する第12配管P12(上流側共通配管)に配置される。中間圧力センサ23は、第12配管P12を通過する冷媒(すなわち、各インジェクション弁17に流入する中間圧冷媒)の圧力である中間圧力MPを検出する。
吐出温度センサ25は、対応する圧縮機11に接続される吐出配管(P3a、P3b、又はP3c)に配置され、対応する圧縮機11から吐出される高圧冷媒の温度(吐出冷媒温度HT)を検出する。第1吐出温度センサ25aは第1圧縮機11aに対応し、第2吐出温度センサ25bは第2圧縮機11bに対応し、第3吐出温度センサ25cは第3圧縮機11cに対応している。
(1−2)利用ユニット30
利用ユニット30は、ガス側連絡配管G1及び液側連絡配管L1を介して熱源ユニット10と接続されており、冷媒回路RCの一部を構成している。本実施形態においては、1台の熱源ユニット10に対して2台の利用ユニット30(30a及び30b)が接続されている。各利用ユニット30は、互いに並列に配置されている。
各利用ユニット30は、冷媒回路RCを構成する回路要素として、主として、利用側膨張弁31と、利用側熱交換器32と、を有している。
(1−2−1)利用側膨張弁31
利用側膨張弁31(特許請求の範囲記載の「機械式膨張弁」に相当)は、熱源ユニット10から送られる冷媒の減圧手段(膨張手段)として機能する絞り機構である。利用側膨張弁31は、開度に応じて通過する冷媒を減圧する。利用側膨張弁31は、弁体やダイヤフラム等を含む弁本体部311と、冷媒回路RCを流れる冷媒と同種の冷媒を封入された感温筒312と、弁本体部311及び感温筒312を連通するキャピラリーチューブ313と、を含む感温式膨張弁である。利用側膨張弁31は、例えば特開平10−184982号公報に開示されるような公知の汎用品が用いられる。利用側膨張弁31の詳細については後述する。
(1−2−2)利用側熱交換器32
利用側熱交換器32は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能して利用側空間の空気を冷却する熱交換器である。利用側熱交換器32は、冷媒が流れる伝熱管(図示省略)を含んでおり、伝熱管内の冷媒と利用側ファン35(後述)によって生成される空気流とが熱交換を行うように構成されている。
(1−2−3)利用ユニット30に配置される冷媒配管
利用ユニット30は、各回路要素を接続する複数の冷媒配管を有している。具体的には、利用ユニット30は、第13配管P13と、第14配管P14と、第15配管P15と、を有している。
第13配管P13は、液側連絡配管L1の他端と、利用側膨張弁31の一端と、を接続する。なお、液側連絡配管L1の他端は、利用ユニット30の台数に応じて分岐しており、各利用ユニット30の第13配管P13と接続されている。
第14配管P14は、利用側膨張弁31の他端と、利用側熱交換器32の液側出入口と、を接続する。
第15配管P15は、利用側熱交換器32のガス側出入口と、ガス側連絡配管G1の他端と、を接続する。なお、ガス側連絡配管G1の他端は、利用ユニット30の台数に応じて分岐しており、各利用ユニット30の第15配管P15と接続されている。
(1−2−4)利用ユニット30に配置される他の機器
利用ユニット30は、利用側熱交換器32を通過する空気流を生成する利用側ファン35を有している。利用側ファン35は、利用側熱交換器32を流れる冷媒の加熱源としての空気を利用側熱交換器32に供給するためのファンである。利用側ファン35は、例えば遠心ファンやシロッコファンであり、利用側ファンモータ(図示省略)に連動して回転駆動する。利用側ファン35は、独立した電源(商用電源や蓄電池等)と電気的に接続されており、電源を供給されることで駆動する。
(1−3)コントローラ50
コントローラ50は、冷凍装置100に含まれる各アクチュエータの動作を制御することで、冷凍装置100の運転状態を制御する制御ユニットである。コントローラ50は、CPUやメモリ等を含むマイクロコンピュータを含んでいる。本実施形態において、コントローラ50は、熱源ユニット10に配置されている。コントローラ50は、冷凍装置100に含まれる各アクチュエータと電気的に接続されており、所定のインターフェースを介して信号の入出力を行う。また、コントローラ50は、冷凍装置100に含まれる各種センサと電気的に接続されており、検出結果に相当する信号を適宜入力される。コントローラ50の詳細については後述する。
(2)冷却運転時の冷媒回路RCにおける冷媒の流れ
以下、運転時における冷媒回路RC内の冷媒の流れについて説明する。冷凍装置100では、運転時に、利用ユニット30において要求される冷却負荷に応じて、各圧縮機11のうち容量可変圧縮機が容量制御され、容量一定圧縮機が定格運転される。具体的には、低圧側圧力LP、高圧側圧力HP、及び/又は中間圧力MPに関し、それぞれの目標値が利用ユニット30で要求される冷却負荷に応じて設定され、設定された各目標値が実現されるように圧縮機11の駆動台数及び容量可変圧縮機の運転容量が制御される。これにより、冷媒回路RCに充填された冷媒が、主として、運転中のいずれかの圧縮機11、熱源側熱交換器12、レシーバ13、過冷却熱交換器14(第1流路141)、第1膨張弁15、利用側膨張弁31、利用側熱交換器32の順に循環する冷却運転(冷凍サイクル運転)が行われる。
冷却運転中、冷媒が吸入配管(P2a、P2b又はP2c)を介して駆動している圧縮機11に吸入されて圧縮された後、高圧冷媒として吐出される。ここで、冷凍サイクルにおける低圧は低圧側圧力センサ21によって検出される低圧側圧力LPであり、高圧は高圧側圧力センサ22によって検出される高圧側圧力HPであり、中間圧は中間圧力センサ23によって検出される中間圧力MPである。
各圧縮機11から吐出されたガス冷媒は、対応する吐出配管(P3a、P3b、P3c)を経て、第5配管P5において他の圧縮機11から吐出された冷媒と合流して流れ、熱源側熱交換器12のガス側出入口に流入する。なお、運転中の各圧縮機11においては、インジェクション管(第4配管P4)を介して圧縮室内に中間圧冷媒がインジェクションされ、吐出される高圧冷媒の温度が目標値となるように制御される。
熱源側熱交換器12のガス側出入口に流入したガス冷媒は、熱源側熱交換器12において、熱源側ファン19によって供給される空気と熱交換を行って放熱して凝縮し、高圧の液冷媒/気液二相冷媒となって熱源側熱交換器12の液側出入口から流出する。熱源側熱交換器12の液側出入口から流出した冷媒は、第6配管P6を経て、レシーバ13の冷媒流入口に流入する。レシーバ13に流入した冷媒は、レシーバ13において飽和状態の液冷媒として一時的に溜められた後に、レシーバ13の冷媒流出口から流出する。
レシーバ13の出口から流出した液冷媒は、第7配管P7を経て、過冷却熱交換器14の第1流路141に流入する。過冷却熱交換器14の第1流路141に流入した液冷媒は、過冷却熱交換器14において、第2流路142を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却され、過冷却状態の液冷媒となって過冷却熱交換器14から流出する。
過冷却熱交換器14から流出した過冷却状態の液冷媒は、第8配管P8を流れる。第8配管P8を流れる冷媒は、二手に分岐する。第8配管P8において二手に分岐した冷媒のうち、一方は第1膨張弁15に流入する。第1膨張弁15に流入した冷媒は、第1膨張弁15の開度に応じて減圧され低圧の気液二相冷媒となる。第1膨張弁15を通過した気液二相冷媒は、第9配管P9を経て液側閉鎖弁SV2を通過して、熱源ユニット10から流出する。
一方、第8配管P8において二手に分岐した冷媒のうち、他方はインジェクションラインJ1に流入する。インジェクションラインJ1に流入した冷媒は、第10配管P10を経て第2膨張弁16に流入する。第2膨張弁16に流入した冷媒は、第2膨張弁16の開度に応じて減圧され中間圧の液冷媒/気液二相冷媒となる。第2膨張弁16を通過した冷媒は、第11配管P11を経て過冷却熱交換器14の第2流路142に流入する。なお、インジェクションラインJ1を流れる冷媒の流量及び圧力は、主として、第2膨張弁16の開度や各インジェクション弁17の開度、又は駆動中の圧縮機11の周波数等に基づき変動する。
過冷却熱交換器14の第2流路142に流入した液冷媒は、過冷却熱交換器14において、第1流路141を流れる冷媒と熱交換を行って加熱され、中間圧の気液二相冷媒/ガス冷媒となって過冷却熱交換器14から流出する。過冷却熱交換器14から流出した中間圧の気液二相冷媒/ガス冷媒は、第12配管P12を流れる。なお、過冷却熱交換器14の第2流路142及び第12配管P12を流れる冷媒の流量及び圧力は、第2膨張弁16の開度に応じて増減する。
第12配管P12を流れる冷媒は、3つに分岐して各インジェクション弁17に流入する。各インジェクション弁17に流入した冷媒は、インジェクション弁17の開度に応じて減圧/流量調整され、インジェクション管(第4配管P4)を経て圧縮機11の圧縮室内にインジェクションされる。なお、係るインジェクションは、圧縮機11から吐出される冷媒の温度を目標値に制御することを目的として行われる。
熱源ユニット10から流出した低圧の二相冷媒は、液側連絡配管L1を経て運転中の利用ユニット30に流入する。利用ユニット30に流入した冷媒は、第13配管P13を経て利用側膨張弁31の弁本体部311に流入し、弁本体部311の開度に応じて減圧/流量調整される。なお、弁本体部311の開度は、感温筒312が配置される第15配管P15における冷媒の過熱度に応じて増減する。利用側膨張弁31の弁本体部311を通過した冷媒は、第14配管P14を経て利用側熱交換器32の液側出入口に流入する。
利用側熱交換器32の液側出入口に流入した冷媒は、利用側熱交換器32において、利用側ファン35によって供給される空気と熱交換を行って蒸発し、低圧のガス冷媒となって利用側熱交換器32のガス側出入口から流出する。利用側熱交換器32のガス側出入口から流出したガス冷媒は、第15配管P15を経て、利用ユニット30から流出する。
利用ユニット30から流出した冷媒は、ガス側連絡配管G1及びガス側閉鎖弁SV1を経て、熱源ユニット10に流入する。熱源ユニット10に流入した冷媒は、第1配管P1及び第2配管P2を経て、再び駆動中の圧縮機11に吸入される。
(3)利用側膨張弁31の詳細
利用側膨張弁31は、弁本体部311が利用側熱交換器32の液側出入口側(冷媒流れの上流側)に配置され、感温筒312が利用側熱交換器32のガス側出入口側(冷媒流れの下流側)に配置されている。換言すると、利用側膨張弁31は、第1膨張弁15の冷媒流れの下流側に配置されている、ともいえる。
感温筒312内の冷媒の状態は、感温筒312における感知温度(ここでは利用側熱交換器32のガス側出入口から流出する冷媒の温度)に応じて変化する。弁本体部311と感温筒312とはキャピラリーチューブ313を介して連通しており、感温筒312内の冷媒の状態変化に応じて弁本体部311内のダイヤフラムが作動しこれに連動して弁体の開度が決まる。なお、弁本体部311内には弁体を付勢するバネが含まれ、係るバネの付勢力は調整ネジにより調整可能である。
利用ユニット30に流入する冷媒の流量が減少すると、弁本体部311を通過する冷媒の流量が低減し、これに関連して利用側熱交換器32における過熱度が増大する。これに応じて、弁本体部311の開度は増大することとなる。この点、利用ユニット30に流入する冷媒の流量は、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量が減少することに伴い減少する。すなわち、利用ユニット30に流入する冷媒の流量は、第1膨張弁15の開度が絞られることで減少し、これに関連して利用側熱交換器32における過熱度が増大し、弁本体部311の開度が増大することとなる。
また、第1膨張弁15の開度が絞られることで第1膨張弁15を通過する冷媒の圧力が減少し、利用ユニット30に流入する冷媒の圧力が減少する。すなわち、第1膨張弁15の開度が絞られると、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力が減少し、利用側熱交換器32における過熱度が増大して、弁本体部311の開度が増大することとなる。換言すると、利用側膨張弁31は、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに応じて開度が増大するように配置されている、ともいえる。
一方、利用ユニット30に流入する冷媒の流量が増大すると、弁本体部311を通過する冷媒の流量が増大し、これに関連して利用側熱交換器32における過熱度が低減する。これに応じて、弁本体部311の開度は絞られることとなる。この点、利用ユニット30に流入する冷媒の流量は、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量が増大すること(つまり第1膨張弁15の開度が増大すること)に伴い増大する。また、第1膨張弁15の開度が増大することで第1膨張弁15を通過する冷媒の圧力が増大し、利用ユニット30に流入する冷媒の圧力が増大する。すなわち、利用ユニット30に流入する冷媒の流量及び圧力は、第1膨張弁15の開度が増大することで増大し、これに関連して利用側熱交換器32における過熱度が低減し、弁本体部311の開度が絞られることとなる。
このように、利用側膨張弁31は、直接的には、利用側熱交換器32から流出する冷媒の過熱度の増減(すなわち、利用ユニット30に流入する冷媒の流量の増減)に応じて、開度が変化する。また、より広い観点では、利用側膨張弁31は、利用ユニット30に流入する冷媒の圧力の増減に応じて開度が変化する、ともいえる。すなわち、利用側膨張弁31の開度は、第1膨張弁15の開度の増減に応じて変化する。
なお、利用側膨張弁31は、その構造上、第1膨張弁15の開度変化が生じた場合に直ちに開度が変化するわけではなく、第1膨張弁15の開度変化に伴い利用側熱交換器32における過熱度の増減が生じた後、係る過熱度の変化を感温筒312で感知してから開度が変化する。すなわち、利用側膨張弁31は、第1膨張弁15の開度変化に対して、所定の応答時間に相当する時間、遅れて開度が変化する。係る応答時間は、利用側膨張弁31の構成態様、各冷媒配管の配管長、利用側熱交換器32の容量、利用側ファン35の風量、及び/又は冷媒の種類等に応じて変化する。
(4)コントローラ50の詳細
図2は、コントローラ50の概略構成と、コントローラ50に接続される各部と、を模式的に示したブロック図である。
コントローラ50は、複数の制御モードを有し、遷移している制御モードに応じて冷凍装置100の運転を制御する。例えば、コントローラ50は、制御モードとして、平常時に遷移する通常モードや、通常モードに遷移している場合に油回収運転開始条件(後述)が満たされた時に遷移する油回収制御モードを有している。
コントローラ50は、熱源ユニット10に含まれる各アクチュエータ(具体的には、各圧縮機11、第1膨張弁15、第2膨張弁16、各インジェクション弁17、及び熱源側ファン19等)と、各種センサ(各低圧側圧力センサ21、高圧側圧力センサ22、中間圧力センサ23、及び各吐出温度センサ25等)と、電気的に接続されている。また、コントローラ50は、図示しないリモコン等のコマンド入力装置と、電気的に接続されている。なお、本実施形態において、コントローラ50は、利用ユニット30内に配置される機器とは電気的に接続されていない。
コントローラ50は、主として、記憶部51と、入力制御部52と、モード制御部53と、アクチュエータ制御部54と、を有している。なお、コントローラ50内におけるこれらの各部は、コントローラ50を構成する各要素(CPU、各種メモリ、通信モジュール、各種インターフェース、及び各種電気部品等)が有機的に機能することによって実現されている。
(4−1)記憶部51
記憶部51は、例えば、ROM、RAM、及び/又はフラッシュメモリ等の各種メモリで構成されており、複数の記憶領域を含む。例えば、記憶部51には、コントローラ50の各部における処理を定義した制御プログラムを記憶するためのプログラム記憶領域511が含まれている。
また、記憶部51には、各種センサの検出値を記憶するための検出値記憶領域512や、入力されたコマンドを記憶するためのコマンド記憶領域513が含まれている。
また、記憶部51には、利用側膨張弁31の特性を記憶するための特性情報記憶領域514が設けられている。特性情報記憶領域514は、例えば、利用側膨張弁31の開度特性(利用側熱交換器32を流出する冷媒の過熱度や第1膨張弁15の開度等と、利用側膨張弁31の開度と、の相関関係)や、応答特性(例えば、第1膨張弁15の開度変化に対する利用側膨張弁31の応答時間)等に係る情報(利用側膨張弁特性情報)が記憶されている。
また、記憶部51には、所定のビット数を有する複数のフラグが設けられている。例えば、記憶部51には、コントローラ50が遷移している制御モードを判別可能な制御モード判別フラグ515が設けられている。制御モード判別フラグ515は、制御モードの数に応じたビット数を含み、遷移する制御モードに対応するビットを立てられる。これにより、各部は、遷移している制御モードを判別可能である。
また、記憶部51には、利用ユニット30から圧縮機11に冷凍機油を回収するための油回収運転の実行開始条件(油回収運転開始条件)が満たされているか否か(すなわち、油回収運転を実行すべきか否か)を判別するための油回収運転第1フラグ516が設けられている。油回収運転第1フラグ516は、油回収運転開始条件が満たされた場合に立てられる。
また、記憶部51には、油回収運転における油回収第1制御(後述)が完了して油回収第2制御(後述)の実行開始条件(第2制御開始条件)が満たされているか否か(すなわち、油回収第2制御を実行すべきか否か)を判別するための油回収運転第2フラグ517が設けられている。油回収運転第2フラグ517は、第2制御開始条件が満たされた場合に立てられる。
(4−2)入力制御部52
入力制御部52は、コントローラ50に接続された各機器からの信号を入力するためのインターフェースとしての役割を果たす機能部である。例えば、入力制御部52は、各種センサ(21−23、25等)から出力された検出結果に相当する信号を受け、所定の識別データを付加して検出値記憶領域512に個別に格納する。また、例えば、入力制御部52は、図示しないコマンド入力装置から出力された信号を受けて、コマンド記憶領域513に個別に格納する。
(4−3)モード制御部53
モード制御部53は、制御モードを切り換える機能部である。モード制御部53は、通常モードに遷移している場合に、油回収運転開始条件が満たされると、油回収運転第1フラグ516を立てる。これにより、制御モードが油回収制御モードに遷移し、油回収第1制御(後述)が実行される。
ここでの油回収運転開始条件は、満たされることで、利用ユニット30内(特に利用側熱交換器32)において冷凍機油の滞留が生じていることが想定される条件である。例えば、油回収運転開始条件は、冷却運転中、予め定められた所定の時間(利用ユニット30内における冷凍機油の滞留が生じていることが想定される時間)が経過したことをもって満たされたものとされる。また、例えば、油回収運転開始条件は、冷却運転中、各種センサ(21、22、23、又は25)の検出値が、所定の基準値(利用ユニット30内における冷凍機油の滞留が生じていることが想定される値)となることをもって満たされたものとされる。
また、モード制御部53は、油回収制御モードに遷移している場合に、所定の第2制御開始条件が満たされることを契機として、油回収運転第2フラグ517を立てる。これにより、油回収運転における油回収第1制御が実行終了され、油回収第2制御(後述)が実行される。
ここでの第2制御開始条件は、満たされることで油回収第1制御が完了したことが想定される条件である。具体的には、後述の油回収第1制御によって第1膨張弁15が第1開度に制御されたことに応じて、利用側膨張弁31の開度が増大したことが想定される条件である。本実施形態において、油回収運転終了条件は、油回収運転の油回収第1制御実行中、予め定められた所定の時間(利用側膨張弁31の開度が最大開度となったことが想定される所定の第1時間t1)が経過したことをもって満たされたものとされる。第1時間t1は、油回収第1制御によって第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに伴い利用側膨張弁31の開度が増大するのに要する時間であり、利用側膨張弁特性情報に基づき設定される。本実施形態において第1時間t1は3分に設定されている。
また、モード制御部53は、油回収制御モードに遷移している場合に、所定の油回収運転終了条件が満たされることを契機として、油回収運転第1フラグ516及び油回収運転第2フラグ517をクリアする。これにより、油回収運転が終了する。
ここでの油回収運転終了条件は、満たされることで利用ユニット30(特に利用側熱交換器32)における冷凍機油の各圧縮機11への回収が終了したことが想定される条件である。本実施形態において、油回収運転終了条件は、後述する油回収第2制御実行中、予め定められた所定の時間(第2時間t2)が経過したことをもって満たされたものとされる。第2時間t2は、油回収第2制御によって、利用側膨張弁31の開度が大きい状態から利用側膨張弁31の開度が絞られ利用側熱交換器32に液冷媒が流入しにくい状態となるのに要する時間であり、利用側膨張弁特性情報に基づき設定される。本実施形態において第2時間t2は3分に設定されている。
モード制御部53は、制御モードが油回収制御モードにある時以外の場合には、制御モードを通常モードに切り換える。
(4−4)アクチュエータ制御部54
アクチュエータ制御部54は、制御プログラムに沿って、状況に応じて、冷凍装置100(熱源ユニット10及び利用ユニット30)に含まれる各アクチュエータの動作を制御する。例えば、アクチュエータ制御部54は、設定温度や各種センサの検出値等に応じて、圧縮機11の回転数、熱源側ファン19及び各利用側ファン35の回転数、第1膨張弁15の開度、第2膨張弁16の開度、及び各利用側膨張弁31の開度を、コマンドの種別、冷却負荷の大きさ、及び各センサ(21、22、23、25)の検出値等に応じてリアルタイムに制御する。
アクチュエータ制御部54は、複数の機能部を含んでいる。例えば、アクチュエータ制御部54は、駆動信号出力部55や第1膨張弁制御部56を含んでいる。
(4−4―1)駆動信号出力部55
駆動信号出力部55は、各アクチュエータ(11a―11c、15、16、17a―17c、19等)に対して所定の駆動信号(駆動電圧)を出力する機能部である。駆動信号出力部55は、複数のインバータ(図示省略)を含み、第1圧縮機11aや熱源側ファン19に対しては、対応するインバータを介して駆動信号を出力する。
(4−4―2)第1膨張弁制御部56
第1膨張弁制御部56は、第1膨張弁15の開度を制御する機能部である。第1膨張弁制御部56は、油回収運転第1フラグ516及び油回収運転第2フラグ517のいずれも立てられていない場合(すなわち、制御モードが通常モードに遷移している場合)には、制御プログラムに沿って、利用ユニット30の設定温度や負荷等に応じて、開度をリアルタイムに制御する。
また、第1膨張弁制御部56は、油回収運転第1フラグ516が立てられた場合(すなわち、制御モードが油回収制御モードに遷移した場合)には、油回収第1制御を実行する。油回収第1制御は、利用側膨張弁31の開度を増大させるための制御である。第1膨張弁制御部56は、油回収第1制御において、第1膨張弁15の開度を第1開度に制御する。
第1開度は、通常モード時における第1膨張弁15の開度よりも小さい開度である。第1膨張弁15が第1開度に制御されると、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力が減少するとともに、第1膨張弁15を通過して利用ユニット30に流入する冷媒の流量及び圧力が減少し、利用側熱交換器32における過熱度が増大する。これに伴い、利用側膨張弁31の開度が増大する。本実施形態においては、油回収第1制御によって利用側膨張弁31の開度を最大開度とさせるべく、第1開度は最小開度に設定されている。換言すると、第1開度は、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに関連して利用側膨張弁31の開度を増大させる開度である、ともいえる。
また、第1膨張弁制御部56は、油回収運転第2フラグ517が立てられた場合(すなわち、油回収第1制御が完了した場合)には油回収第2制御を実行する。油回収第2制御は、利用側熱交換器32に対し冷凍機油と相溶させる液冷媒を送るための制御である。第1膨張弁制御部56は、油回収第2制御において、第1膨張弁15の開度を第2開度に制御する。
第2開度は、油回収第1制御時における第1膨張弁15の開度よりも大きい開度である。第1膨張弁15が第2開度に制御されると、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力が増大するとともに、第1膨張弁15を通過して利用ユニット30に流入する冷媒の流量及び圧力が増大し、利用側熱交換器32における過熱度が低減する。これに伴い、利用側膨張弁31の開度が絞られることとなる。
ここで、利用側膨張弁31は、第1膨張弁15の開度変化に対して、応答時間に相当する分、遅れて開度が変化する。すなわち、第1膨張弁15が第1開度から第2開度に切り換えられてから係る応答時間が経過するまでは、利用側膨張弁31の開度は、油回収第1制御によって増大した開度のままである。このため、油回収第2制御によって第1膨張弁15が第1開度から第2開度に切り換えられた後、係る応答時間が経過するまでは、第1膨張弁15を通過した液冷媒又は気液二相冷媒が利用側膨張弁31を通過して利用側熱交換器32に送られることとなる。係る液冷媒又は気液二相冷媒は、利用側熱交換器32に滞留する冷凍機油と相溶し、熱源ユニット10のガス側(第1配管P1)へと流れる。これにより、利用側熱交換器32に滞留する冷凍機油が各圧縮機11に回収されることとなる。
本実施形態においては、油回収第2制御によって液冷媒又は気液二相冷媒が利用側熱交換器32に送られやすいように、第1膨張弁15の第2開度は最大開度に設定されている。第2開度は、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が増大することに関連して利用側膨張弁31の開度が小さくなる前に、利用側熱交換器32に冷凍機油と相溶させる液冷媒を流入させる開度である、ともいえる。
(5)コントローラ50の処理の流れ
以下、コントローラ50の処理の流れの一例について、図3を参照しながら説明する。図3は、コントローラ50の処理の流れの一例を示したフローチャートである。
コントローラ50は、電源を投入され運転開始コマンドを入力されると、図3のステップS101からS108に示すような流れで処理を行う。図3では、ステップS102からS106において油回収運転(油回収制御モード)に係る処理が示されており、ステップS107からS108において冷却運転(通常モード)に係る処理が示されている。なお、図3に示す処理の流れは、一例であり、適宜変更可能である。例えば、矛盾のない範囲でステップの順序が変更されてもよいし、一部のステップが他のステップと並列的に実行されてもよい。
ステップS101において、コントローラ50は、油回収運転開始条件が満たされない場合(すなわちNOの場合)には、ステップS107へ進む。一方、油回収運転開始条件が満たされる場合(すなわちYESの場合)には、ステップS102へ進む。
ステップS102において、コントローラ50は、油回収制御モードに遷移する。その後、ステップS103へ進む。
ステップS103において、コントローラ50は、油回収運転を開始し、油回収第1制御を実行する。具体的に、コントローラ50は、油回収第1制御として、第1膨張弁15を第1開度に制御する。これにより、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力が減少するとともに、第1膨張弁15を通過して利用ユニット30に流入する冷媒の流量及び圧力が減少し、利用側熱交換器32における過熱度が増大する。これに伴い、利用側膨張弁31の開度が増大する(ここでは最大開度となる)。油回収第1制御の実行開始後、コントローラ50は、ステップS104へ進む。
ステップS104において、コントローラ50は、第2制御開始条件が満たされない場合(ここでは油回収第1制御の実行開始から第1時間t1が経過しない場合、すなわちNOの場合)には、ステップS104に留まる。一方、第2制御開始条件が満たされる場合(ここでは油回収第1制御の実行開始から第1時間t1が経過した場合、すなわちYESの場合)には、ステップS105へ進む。
ステップS105において、コントローラ50は、油回収第1制御を完了し、油回収第2制御を実行する。具体的に、コントローラ50は、油回収第2制御として、第1膨張弁15を第2開度に制御する。これにより、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力が増大するとともに、第1膨張弁15を通過して利用ユニット30に流入する冷媒の流量及び圧力が増大し、利用側熱交換器32における過熱度が低減する。これに伴い、利用側膨張弁31は、開度が絞られることとなるが、第1膨張弁15が第1開度から第2開度に切り換えられてから応答時間が経過するまでは油回収第1制御によって増大した開度(ここでは最大開度)のままである。よって、第1膨張弁15が第1開度から第2開度に切り換えられた後、応答時間が経過するまでは、第1膨張弁15を液冷媒又は気液二相冷媒が通過し、利用側熱交換器32に液冷媒又は気液二相冷媒が流入することとなる。利用側熱交換器32に流入した液冷媒又は気液二相冷媒は、利用側熱交換器32に滞留する冷凍機油と相溶し、熱源ユニット10のガス側(第1配管P1及び第2配管P2)へと流れる。これにより、利用側熱交換器32に滞留する冷凍機油が各圧縮機11に回収されることとなる。油回収第2制御の実行開始後、コントローラ50は、ステップS106へ進む。
ステップS106において、コントローラ50は、油回収運転終了条件が満たされない場合(ここでは油回収第2制御の実行開始から第2時間t2が経過しない場合、すなわちNOの場合)には、ステップS106に留まる。一方、油回収運転終了条件が満たされる場合(ここでは油回収第2制御の実行開始から第2時間t2が経過した場合、すなわちYESの場合)には、ステップS107へ進む。
ステップS107において、コントローラ50は、通常モードに遷移する。その後、ステップS108へ進む。
ステップS108において、コントローラ50は、設定されている設定温度及び各種センサ(20〜23、25)の検出値等に応じて、各アクチュエータ(11、15、16、17、19)の状態をリアルタイムに制御し、冷却運転を行わせる。その後、ステップS101に戻る。
(6)油回収運転について
上述のように、冷凍装置100では、運転中、利用ユニット30内で滞留する冷凍機油を圧縮機11に回収するための油回収運転が、所定のタイミング(具体的には油回収運転開始条件が満たされたタイミング)で行われる。油回収運転では、コントローラ50によって油回収第1制御と油回収第2制御とが順次実行される。
油回収第1制御では、第1膨張弁15が第1開度に制御され開度が絞られることで、第1膨張弁15を通過する冷媒(すなわち、利用ユニット30に送られる冷媒)の流量及び圧力が低減する。これに関連して、利用側膨張弁31を通過する冷媒の流量及び圧力が低減し、利用側熱交換器32に流入する冷媒の流量及び圧力が低減する。これに伴い利用側熱交換器32における冷媒の過熱度が増大する。その結果、利用側膨張弁31の開度が増大する。
油回収第2制御では、第1膨張弁15が第2開度に制御され開度が大きくなることで、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力が増大する。これに関連して、利用側膨張弁31を通過する冷媒の流量及び圧力が増大し、利用側熱交換器32に流入する冷媒の流量及び圧力が増大する。これに伴い利用側熱交換器32における冷媒の過熱度が低減する。これに応じて利用側膨張弁31の開度が絞られることとなるが、利用側膨張弁31の開度が絞られるタイミングは、第1膨張弁が第2開度に制御されてから所定の応答時間に相当する分遅れる。すなわち、第1膨張弁15が第2開度に制御されるタイミングと、利用側膨張弁31の開度が絞られるタイミングと、の間には利用側膨張弁31の応答時間に相当するタイムラグが存在する。
このため、第1膨張弁15が第2開度に制御されてから利用側膨張弁31の開度が絞られるまでの間において、利用側膨張弁31の開度は油回収第1制御によって増大した状態である。一方で、第1膨張弁15が第2開度に制御されることで利用側膨張弁31に送られる冷媒の流量は増大するため、利用側膨張弁31の開度が絞られるまでに、利用側熱交換器32にレシーバ13から流出した液冷媒が送られることとなる。係る液冷媒によって、利用側熱交換器32に滞留する冷凍機油が熱源ユニット10まで搬送されて圧縮機11に回収される。
冷凍装置100では、このような油回収第1制御及び油回収第2制御を含む油回収運転が実行されることで、利用側膨張弁31の冷媒流れ上流側に開閉弁が配置されなくても、利用側熱交換器32に滞留する冷凍機油を圧縮機11に回収することが可能となっている。
(7)冷凍装置100の特徴
(7−1)
上記実施形態に係る冷凍装置100は、施工性・メンテナンス性・経済性に優れている。
すなわち、従来、機械式膨張弁の上流側に配置された開閉弁を開閉することで、利用側熱交換器に液冷媒を送り利用側熱交換器内に滞留する冷凍機油を回収する油回収運転を所定のタイミングで行う冷凍装置があるところ、係る冷凍装置では、利用ユニット外に各アクチュエータを制御するためのコントローラが配置される場合、施工時やメンテナンス時において、利用ユニット内の開閉弁とコントローラとを電気的に接続するための電気配線が必要となる。このため、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが生じるため、施工性・メンテナンス性・経済性に優れなかった。
この点、冷凍装置100では、コントローラ50は、冷凍機油を圧縮機11に回収するための油回収運転を所定のタイミングで実行し、油回収運転において、第1膨張弁15の開度を第1開度に制御して第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力を減少させた後に、第1膨張弁15の開度を第2開度に制御して第1膨張弁15を通過する冷媒の流量及び圧力を増大させている。これにより、油回収運転においては、油回収第1制御実行時に、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに関連して利用側膨張弁31の開度が増大するようになっている。そして、その後、油回収第2制御実行時に、第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が増大することに関連して利用側膨張弁31の開度が小さくなる前に、利用側熱交換器32に液冷媒が流入するようになっている。その結果、利用側熱交換器32に流入した液冷媒が、利用側熱交換器32内に滞留する冷凍機油と相溶して熱源ユニット10側へ流れるようになっており、冷凍機油が圧縮機11に回収されるようになっている。
すなわち、冷凍装置100では、利用ユニット30内(又は熱源ユニット10より下流側であって利用側膨張弁31の上流側の冷媒流路;ここでは液側連絡配管L1、以下同様)に油回収運転用の開閉弁を配置されなくても利用ユニット30内の冷凍機油を圧縮機11に回収する油回収運転を行うことが可能となっている。換言すると、冷凍装置100では、利用側膨張弁31が利用側熱交換器32の上流側に配置される冷媒回路RCにおいて油回収運転を行ううえで、開閉弁を利用側膨張弁31の上流側に配置される必要がない。このため、冷凍装置100では、施工時やメンテナンス時においてコントローラ50と開閉弁とを電気的に接続するための電気配線について省略可能であり、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが削減されうる。よって、施工性・メンテナンス性・経済性に優れている。
(7−2)
上記実施形態に係る冷凍装置100では、コントローラ50は、油回収第1制御実行後、第1時間t1が経過してから油回収第2制御を実行する。ここでの第1時間t1は、油回収第1制御によって第1膨張弁15を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに伴い利用側膨張弁31の開度が増大するのに要する時間である。
これにより、油回収第1制御が実行されることに関連して利用側膨張弁31の開度が増大した後に、油回収第2制御によって第1膨張弁15の開度が増大するようになっており、冷凍機油を回収するのに適した流量の液冷媒が利用側熱交換器32に流入するようになっている。その結果、利用ユニット30内に油回収運転用の開閉弁を配置されなくても油回収運転が実現可能となっている。よって、施工時やメンテナンス時においてコントローラ50と開閉弁とを電気的に接続するための電気配線が不要となっており、係る電気配線に関する工事やメンテナンスに要する手間やコストが削減されている。
(7−3)
上記実施形態に係る冷凍装置100では、利用側膨張弁31は、利用側熱交換器32の冷媒流れの下流側に配置される感温筒312を含み、感温筒312の感知温度に応じて開度が変化するようになっている。
これにより、感温筒312を含む利用側膨張弁31の特性を利用して、利用側熱交換器32に液冷媒が送られ冷凍機油の回収が行われるようになっている。すなわち、利用側膨張弁31は上流側から送られる冷媒の流量変化(つまり第1膨張弁15の開度変化)に対して即時に開度が変化するわけではなく、上流側から送られる冷媒の流量変化に対して応答時間に相当する分遅れて開度が変化する。換言すると、利用側膨張弁31は、応答性に優れないという特性を有する。係る特性により、油回収第1制御実行後、油回収第2制御が実行されても、利用側膨張弁31の開度は直ちに減少されない。よって、油回収第2制御によって第1膨張弁15が第2開度に制御された後、利用側膨張弁31が追従して開度が絞られるまでの間に利用側熱交換器32へ冷凍機油を回収するのに適した流量の液冷媒を流入させることが可能となっている。
(7−4)
上記実施形態に係る冷凍装置100では、第1膨張弁15は、熱源ユニット10内に配置されている。これにより、互いに離れて設置される熱源ユニット10及び利用ユニット30間における電気配線が省略可能となっている。このため、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減されている。
(7−5)
上記実施形態に係る冷凍装置100では、コントローラ50は、熱源ユニット10に配置され、利用ユニット30に配置される機器とは電気的に接続されない。これにより、互いに離れて設置される熱源ユニット10及び利用ユニット30間における電気配線が省略可能となっている。このため、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減されている。
(7−6)
上記実施形態に係る冷凍装置100では、冷媒回路RCは、複数台の利用ユニット30を含んでいる。これにより、利用ユニット30が複数台設置される場合(すなわち、熱源ユニット10及び利用ユニット30間において電気配線が必要となる場合に、工事やメンテナンスに係る作業が特に煩雑となりうる場合)であっても、各利用ユニット30内に油回収運転用の開閉弁が配置される場合に必要となる電気配線が省略可能となっている。このため、施工時やメンテナンス時における工数やコストが特に削減されている。
(8)変形例
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。
(8−1)変形例A
上記実施形態では、油回収運転における第2制御開始条件は、油回収第1制御実行中、第1時間t1が経過したことをもって満たされたものとされた。しかし、第2制御開始条件は、満たされることで油回収第1制御に応じて利用側膨張弁31の開度が増大したことが想定される条件である限り、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、第2制御開始条件は、油回収第1制御実行中、各種センサ(21、22、23、又は25)の検出値が、所定の基準値(利用側膨張弁31の開度が増大したことが想定される値)となることをもって満たされたものとされてもよい。
(8−2)変形例B
上記実施形態では、油回収運転における油回収運転終了条件は、油回収第2制御実行中、第2時間t2が経過したことをもって満たされたものとされた。しかし、油回収運転終了条件は、満たされることで利用ユニット30(特に利用側熱交換器32)に滞留する冷凍機油の回収が終了したことが想定される条件である限り、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、油回収運転終了条件は、油回収第2制御実行中、各種センサ(21、22、23、又は25)の検出値が、所定の基準値(利用ユニット30に滞留する冷凍機油の回収が終了したことが想定される値)となることをもって満たされたものとされてもよい。
(8−3)変形例C
上記実施形態では、第1時間t1及び第2時間t2は、3分に設定されていた。しかし、第1時間t1及び第2時間t2は、設置環境や設計仕様に応じて適宜変更が可能である。例えば第1時間t1又は第2時間t2は、3分より短い値(例えば1分)に設定されてもよいし、3分より長い値(例えば5分)に設定されてもよい。また、第1時間t1及び第2時間t2は、必ずしも同じ値に設定される必要はなく、異なる値を設定されてもよい。
(8−4)変形例D
上記実施形態では、油回収第1制御において、利用側膨張弁31の開度を最大開度とさせるべく、第1膨張弁15が第1開度として最小開度に制御される場合について説明した。しかし、第1開度は、通常モード時の第1膨張弁15の開度よりも小さい開度であり利用側膨張弁31の開度を増大させるものである限り、必ずしも最小開度である必要はない。
また、油回収第2制御において、第1膨張弁15は、第2開度として最大開度に制御される場合について説明した。しかし、第1開度は、第1開度よりも大きい開度であり利用側熱交換器32に液冷媒を流入させるものである限り、必ずしも最大開度である必要はない。
すなわち、油回収第1制御及び油回収第2制御の目的が達成される限り、第1開度及び第2開度については、設計仕様や設置環境に応じて適宜設定されればよい。
(8−5)変形例E
上記実施形態では、油回収運転は、冷却運転中、油回収運転開始条件が満たされた時に行われていた。しかし、油回収運転が行われる契機については、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、油回収運転は、油回収運転の開始を指示する所定のコマンドをユーザによって入力された場合に行われるようにしてもよい。
(8−6)変形例F
上記実施形態における冷媒回路RCの構成態様は、必ずしも図1に示す態様には限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。
例えば、第1膨張弁15は、必ずしも熱源ユニット10内に配置される必要はない。例えば、第1膨張弁15は、液側連絡配管L1に配置されてもよい。
また、例えば、圧縮機11は全部で3台配置されたが、圧縮機11の台数については、設計仕様に応じて適宜変更が可能である。例えば、圧縮機11は2台であってもよいし、4台以上であってもよい。係る場合、容量可変圧縮機及び容量一定圧縮機の台数配分については、適宜選択されればよい。
また、例えば、過冷却熱交換器14やインジェクションラインJ1については必ずしも必要ではなく、適宜省略が可能である。
(8−7)変形例G
上記実施形態では、利用側膨張弁31は、感温筒312を含む感温式膨張弁であった。しかし、利用側膨張弁31は、上流側から送られる冷媒の流量又は圧力の変化に応じて開度が変化する自動調整弁である限り、必ずしも感温式膨張弁である必要はなく、他の機械式膨張弁であってもよい。
(8−8)変形例H
上記実施形態では、利用側ファン35は、コントローラ50と接続されていなかった。しかし、利用側ファン35は、コントローラ50と電気的に接続され、コントローラ50によって、発停や回転数を制御されてもよい。また、利用側ファン35は、必ずしも独立した電源(商用電源や蓄電池等)から電源を供給される必要はなく、熱源ユニット10にも受けられた電源部から駆動電源を供給されてもよい。
(8−9)変形例I
上記実施形態では、1台の熱源ユニット10と、2台の利用ユニット30と、を有していた。しかし、冷凍装置100に配置される熱源ユニット10の台数については特に限定されず、2台以上であってもよい。また、冷凍装置100が有する利用ユニット30の台数については特に限定されず、1台であってもよいし、3台以上であってもよい。
(8−10)変形例J
上記実施形態では、コントローラ50は熱源ユニット10に配置されていた。しかし、コントローラ50については、必ずしも熱源ユニット10に配置される必要はない。例えば、コントローラ50は、熱源ユニット10とは異なる他のユニットに配置されてもよいし独立して配置されてもよい。係る場合、コントローラ50は、熱源ユニット10と通信ネットワークを介して接続された遠隔地に設置されてもよい。
また、コントローラ50の構成態様については必ずしも上記実施形態におけるものに限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、コントローラ50を構成する各要素(CPU、メモリ、及び各種電気部品等)は必ずしも同一位置に設置される必要はなく、分散的に異なる空間に配置された各要素が通信ネットワークを介して接続されることでコントローラ50が構成されてもよい。すなわち、コントローラ50に含まれる各要素を構築可能であれば、コントローラ50の構成態様については特に限定されない。
(8−11)変形例K
上記実施形態では、本発明が、冷蔵倉庫、店舗のショーケースの庫内や輸送コンテナ内の利用側空間の冷却を行う冷凍装置100として適用されていた。しかし、これに限定されず、本発明は、冷媒回路を有する他の冷凍装置に適用可能である。例えば、本発明は、建物内の冷房等を行うことで空気調和を実現する空調システム(エアコン)に適用されてもよい。
本発明は、冷媒回路を含む冷凍装置において利用可能である。
10 :熱源ユニット
11 :圧縮機(アクチュエータ)
12 :熱源側熱交換器
13 :レシーバ
14 :過冷却熱交換器
15 :第1膨張弁(電動弁、アクチュエータ)
16 :第2膨張弁(アクチュエータ)
17 :インジェクション弁
19 :熱源側ファン(アクチュエータ)
21 :低圧側圧力センサ
22 :高圧側圧力センサ
23 :中間圧力センサ
25 :吐出温度センサ
30 :利用ユニット
31 :利用側膨張弁(機械式膨張弁)
32 :利用側熱交換器
35 :利用側ファン
50 :コントローラ
51 :記憶部
52 :入力制御部
53 :モード制御部
54 :アクチュエータ制御部
55 :駆動信号出力部
56 :第1膨張弁制御部
100 :冷凍装置
141 :第1流路
142 :第2流路
311 :弁本体部
312 :感温筒
313 :キャピラリーチューブ
G1 :ガス側連絡配管
J1 :インジェクションライン
L1 :液側連絡配管
P1―P15 :第1配管−第15配管
RC :冷媒回路
SV1 :ガス側閉鎖弁
SV2 :液側閉鎖弁
t1 :第1時間(所定時間)
t2 :第2時間
特開2009−257759号公報

Claims (6)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機(11)及び冷媒の凝縮器として機能する熱源側熱交換器(12)を有する熱源ユニット(10)と、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器(32)を有する利用ユニット(30)と、を含む冷媒回路(RC)において冷凍サイクルを行う冷凍装置(100)であって、
    前記利用側熱交換器の冷媒流れの上流側に配置され、開度に応じて通過する冷媒を減圧する機械式膨張弁(31)と、
    前記機械式膨張弁の冷媒流れの上流側に配置され、開度に応じて通過する冷媒の流量又は圧力を調整する電動弁(15)と、
    各アクチュエータ(11、15、16、17)の動作を制御するコントローラ(50)と、
    を備え、
    前記機械式膨張弁は、前記機械式膨張弁の上流側を流れる冷媒の流量又は圧力の増減に応じて開度が変化し、
    前記コントローラは、
    所定のタイミングで、前記利用ユニット内で滞留する冷凍機油を前記圧縮機に回収するための第1制御及び第2制御を含む油回収運転を実行し、
    前記第1制御においては、前記電動弁の開度を所定の第1開度に制御して、前記電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力を減少させ、
    前記第2制御においては、前記第1制御の後に、前記電動弁の開度を第2開度に制御して、前記電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力を増大させ、
    前記第1開度は、前記電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力が減少することに関連して前記機械式膨張弁の開度を増大させる開度であり、
    前記第2開度は、前記電動弁を通過する冷媒の流量又は圧力が増大することに関連して前記機械式膨張弁の開度が小さくなる前に、前記利用側熱交換器に液冷媒を流入させる開度である、
    冷凍装置(100)。
  2. 前記コントローラは、前記第1制御実行後、所定時間(t1)が経過してから前記第2制御を実行する、
    請求項1に記載の冷凍装置(100)。
  3. 前記機械式膨張弁は、前記利用側熱交換器の冷媒流れの下流側に配置される感温筒を含み、前記感温筒の感知温度に応じて開度が変化する、
    請求項1又は2に記載の冷凍装置(100)。
  4. 前記電動弁は、前記熱源ユニット内に配置される、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  5. 前記コントローラは、前記熱源ユニットに配置され、前記利用ユニットに配置される機器とは電気的に接続されない、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
  6. 前記冷媒回路は、複数台の前記利用ユニットを含む、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
JP2016227659A 2016-11-24 2016-11-24 冷凍装置 Active JP6540666B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016227659A JP6540666B2 (ja) 2016-11-24 2016-11-24 冷凍装置
EP17874008.0A EP3546851A4 (en) 2016-11-24 2017-11-21 REFRIGERATION DEVICE
PCT/JP2017/041855 WO2018097138A1 (ja) 2016-11-24 2017-11-21 冷凍装置
US16/463,563 US20190376730A1 (en) 2016-11-24 2017-11-21 Refrigeration apparatus
CN201780072668.9A CN110023693A (zh) 2016-11-24 2017-11-21 制冷装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016227659A JP6540666B2 (ja) 2016-11-24 2016-11-24 冷凍装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018084376A true JP2018084376A (ja) 2018-05-31
JP6540666B2 JP6540666B2 (ja) 2019-07-10

Family

ID=62195825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016227659A Active JP6540666B2 (ja) 2016-11-24 2016-11-24 冷凍装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190376730A1 (ja)
EP (1) EP3546851A4 (ja)
JP (1) JP6540666B2 (ja)
CN (1) CN110023693A (ja)
WO (1) WO2018097138A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020066004A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
WO2021033426A1 (ja) 2019-08-21 2021-02-25 ダイキン工業株式会社 熱源ユニット及び冷凍装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10933718B2 (en) * 2019-05-16 2021-03-02 Ford Global Technologies, Llc Vehicle configured to prevent oil entrapment within refrigerant system and corresponding method
JP6828790B1 (ja) * 2019-10-31 2021-02-10 ダイキン工業株式会社 冷凍装置

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS522960U (ja) * 1975-06-23 1977-01-10
JPS522961U (ja) * 1975-06-23 1977-01-10
JPS5392258U (ja) * 1976-12-27 1978-07-27
JPS5494959U (ja) * 1977-12-14 1979-07-05
JP2001174082A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
JP2002257427A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Mitsubishi Electric Corp 冷凍空調装置、及びその運転方法
WO2003085332A1 (fr) * 2002-04-08 2003-10-16 Daikin Industries, Ltd. Refrigerateur
JP2004293986A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Mitsubishi Electric Corp 接続配管の洗浄方法及び冷凍装置の更新方法
JP2009243719A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd マルチ形空気調和機の油戻し運転方法およびマルチ形空気調和機
JP2009287800A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2010014308A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2010054186A (ja) * 2008-07-31 2010-03-11 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2012122638A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Panasonic Corp 多室型冷凍サイクル装置
JP2014070835A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2014070830A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2014153007A (ja) * 2013-02-12 2014-08-25 Sanden Corp ショーケース冷却装置
WO2016098349A1 (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP2016142434A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
WO2016174822A1 (ja) * 2015-04-28 2016-11-03 ダイキン工業株式会社 冷凍装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3819510B2 (ja) * 1997-02-12 2006-09-13 三洋電機株式会社 空気調和機
CN100453920C (zh) * 1999-07-21 2009-01-21 大金工业株式会社 制冷装置
JP5259944B2 (ja) * 2006-10-11 2013-08-07 三菱重工業株式会社 空気調和装置
JP2009228972A (ja) * 2008-03-21 2009-10-08 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP5056794B2 (ja) * 2009-04-30 2012-10-24 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
JP5484930B2 (ja) * 2010-01-25 2014-05-07 三菱重工業株式会社 空気調和機
WO2013073064A1 (ja) * 2011-11-18 2013-05-23 三洋電機株式会社 冷凍装置

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS522960U (ja) * 1975-06-23 1977-01-10
JPS522961U (ja) * 1975-06-23 1977-01-10
JPS5392258U (ja) * 1976-12-27 1978-07-27
JPS5494959U (ja) * 1977-12-14 1979-07-05
JP2001174082A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
JP2002257427A (ja) * 2001-02-28 2002-09-11 Mitsubishi Electric Corp 冷凍空調装置、及びその運転方法
WO2003085332A1 (fr) * 2002-04-08 2003-10-16 Daikin Industries, Ltd. Refrigerateur
JP2004293986A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Mitsubishi Electric Corp 接続配管の洗浄方法及び冷凍装置の更新方法
JP2009243719A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd マルチ形空気調和機の油戻し運転方法およびマルチ形空気調和機
JP2009287800A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2010014308A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2010054186A (ja) * 2008-07-31 2010-03-11 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2012122638A (ja) * 2010-12-07 2012-06-28 Panasonic Corp 多室型冷凍サイクル装置
JP2014070835A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2014070830A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP2014153007A (ja) * 2013-02-12 2014-08-25 Sanden Corp ショーケース冷却装置
WO2016098349A1 (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP2016142434A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
WO2016174822A1 (ja) * 2015-04-28 2016-11-03 ダイキン工業株式会社 冷凍装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020066004A1 (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
WO2021033426A1 (ja) 2019-08-21 2021-02-25 ダイキン工業株式会社 熱源ユニット及び冷凍装置
JP2021032440A (ja) * 2019-08-21 2021-03-01 ダイキン工業株式会社 熱源ユニット及び冷凍装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018097138A1 (ja) 2018-05-31
US20190376730A1 (en) 2019-12-12
EP3546851A4 (en) 2020-08-19
JP6540666B2 (ja) 2019-07-10
EP3546851A1 (en) 2019-10-02
CN110023693A (zh) 2019-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8959951B2 (en) Refrigeration apparatus controlling opening degree of a second expansion mechanism based on air temperature at the evaporator or refergerant temperature at the outlet of a two stage compression element
JP6292480B2 (ja) 冷凍装置
WO2018097138A1 (ja) 冷凍装置
JP6783271B2 (ja) 空調システム
EP3546850B1 (en) Refrigeration device
JP6814974B2 (ja) 冷凍装置
US11598559B2 (en) Heat source-side unit and refrigeration apparatus
JP2015148407A (ja) 冷凍装置
JP2018132224A (ja) 二元冷凍システム
CN110494702B (zh) 制冷循环装置
JP6780518B2 (ja) 冷凍装置
WO2019186647A1 (ja) 冷凍装置
KR102017405B1 (ko) 히트 펌프
CN114341571B (zh) 制冷装置
CN101663546B (zh) 制冷剂凝固的预防
JP2013164242A (ja) 冷凍装置
JP6819186B2 (ja) 冷凍装置
JP6784118B2 (ja) 冷凍装置
JP6848395B2 (ja) 冷凍装置
JP6786965B2 (ja) 冷凍装置
JPWO2020008916A1 (ja) 冷凍サイクル装置およびその制御方法
JP6897837B1 (ja) 冷凍装置
EP4177545A1 (en) Heat source unit and control method therefor
US20230014957A1 (en) Refrigerant apparatus
JP2021055955A (ja) 冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180412

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190527

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6540666

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151