JP2019128061A - Controller, condensing unit, refrigeration device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、コンデンシングユニット、冷凍装置、及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device, a condensing unit, a refrigeration device, and a control method.
コンデンシングユニットの圧縮機には、潤滑のため冷凍機油が封入されている。この冷凍機油は、冷媒とともに圧縮機から吐出され、オイルセパレータによって捕捉されると、冷媒と分離され圧縮機へ回収される。圧縮機へ回収される冷凍機油の量が足りなくなると、圧縮機に焼き付き等の不具合が生じるため適切な量の冷凍機油が回収されるよう冷凍機油の戻し運転を行う必要がある。油戻し運転は、例えば、圧縮機の回転数を上げることによって行われる(例えば、特許文献1)。 Refrigerating machine oil is enclosed in the compressor of the condensing unit for lubrication. The refrigeration oil is discharged from the compressor together with the refrigerant, and when it is captured by the oil separator, it is separated from the refrigerant and recovered to the compressor. When the amount of refrigerating machine oil recovered to the compressor is insufficient, problems such as seizure of the compressor occur, and it is necessary to perform a refrigerating machine oil return operation so that an appropriate amount of refrigerating machine oil is recovered. The oil return operation is performed, for example, by increasing the rotation speed of the compressor (for example, Patent Document 1).
ところで、油戻し運転で、圧縮機の回転数を上昇させると、それだけ多くの冷媒が循環することになり、例えば、コンデンシングユニットにおいては冷却能力が過多となることがある。すると、冷媒回路で計測される温度や圧力などの値が、運転上の許容範囲閾値を超えてしまい、運転停止に至るなどの不都合が生じる可能性がある。 By the way, if the number of revolutions of the compressor is increased in the oil return operation, more refrigerant will be circulated, and for example, in the condensing unit, the cooling capacity may become excessive. Then, values such as temperature and pressure measured by the refrigerant circuit may exceed the operation allowable threshold value, which may cause inconveniences such as an operation stop.
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる制御装置、コンデンシングユニット、冷凍装置、及び制御方法を提供することを目的としている。 Then, this invention aims at providing the control apparatus, condensing unit, freezing apparatus, and control method which can solve the above-mentioned subject.
本発明の一態様は、冷媒回路が備える圧縮機の回転数を上昇させることによって、前記圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を前記圧縮機に戻す油戻し運転において、当該圧縮機の回転数の上昇による前記冷媒回路の能力の変化に応じて、前記吐出された冷媒の一部を前記冷媒回路を循環させずに前記圧縮機へ戻す制御を行う制御装置である。 According to one aspect of the present invention, in the oil return operation for returning the refrigeration oil discharged together with the refrigerant from the compressor to the compressor by increasing the rotation speed of the compressor included in the refrigerant circuit, the rotation speed of the compressor The control device performs control to return a part of the discharged refrigerant to the compressor without circulating through the refrigerant circuit in accordance with a change in the capacity of the refrigerant circuit due to an increase in the pressure.
本発明の一態様における前記制御装置は、前記油戻し運転において、回転数を上昇させた前記圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するホットガスバイパスに設けられた弁を開に制御する。 The control device according to one aspect of the present invention controls, in the oil return operation, a valve provided in a hot gas bypass that connects the discharge side and the suction side of the compressor whose rotational speed has been increased to open.
本発明の一態様における前記制御装置は、前記油戻し運転において、前記圧縮機の吸入側の圧力が所定の閾値以下となると、前記ホットガスバイパスに設けられた弁を開に制御する。 The control device according to one aspect of the present invention controls, in the oil return operation, the valve provided in the hot gas bypass to be open when the pressure on the suction side of the compressor becomes equal to or less than a predetermined threshold.
本発明の一態様における前記制御装置は、前記油戻し運転において、前記圧縮機の吸入側の圧力が所定の範囲の圧力となるよう前記ホットガスバイパスに設けられた弁の開閉を制御する。 The control device according to one aspect of the present invention controls the opening and closing of a valve provided in the hot gas bypass so that the pressure on the suction side of the compressor becomes a pressure within a predetermined range in the oil return operation.
本発明の一態様は、圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するホットガスバイパスと、前記ホットガスバイパスを流れる前記冷媒の流量を制御する弁と、上記の何れかに記載の制御装置と、を備えるコンデンシングユニットである。 One aspect of the present invention includes a hot gas bypass that connects a discharge side and a suction side of a compressor, a valve that controls a flow rate of the refrigerant that flows through the hot gas bypass, and the control device according to any one of the above. , A condensing unit.
本発明の一態様は、上記のコンデンシングユニットと、利用側熱交換器を有するショーケースと、を備える冷凍装置である。 One aspect of the present invention is a refrigeration system including the condensing unit described above and a showcase having a use side heat exchanger.
本発明の一態様は、冷媒回路が備える圧縮機の回転数を上昇させることによって、前記圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を前記圧縮機に戻す油戻し運転において、当該圧縮機の回転数の上昇による前記熱源機の能力の変化に応じて、前記吐出された冷媒の一部を、前記冷媒回路を循環させずに前記圧縮機へ戻す制御を行う制御方法である。 According to one aspect of the present invention, in the oil return operation for returning the refrigeration oil discharged together with the refrigerant from the compressor to the compressor by increasing the rotation speed of the compressor included in the refrigerant circuit, the rotation speed of the compressor This is a control method for performing control to return a part of the discharged refrigerant to the compressor without circulating the refrigerant circuit in accordance with a change in the capacity of the heat source device due to the rise in the temperature.
本発明によれば、油戻し運転中の冷媒循環量の過度な増加を抑え、冷媒回路を安定した運転状態に制御することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress an excessive increase in the refrigerant circulation amount during the oil return operation, and to control the refrigerant circuit to a stable operating state.
<実施形態>
以下、本発明の一実施形態における油戻し運転について、図1〜図4を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態における冷媒回路の一例を示す図である。
図1にコンデンシングユニット1とショーケース2を含む冷凍装置100を示す。コンデンシングユニット1は、圧縮機11,12と、アキュムレータ3と、オイルセパレータ61,62と、ガスクーラ51,52と、オイルポット71,72と、中圧レシーバ9と、過冷却コイル10と、制御装置30とを主に備えている。ショーケース2は、膨張弁81、利用側熱交換器(蒸発器)80を備えている。本実施形態の冷媒回路は、圧縮機11,12、ガスクーラ51,52、膨張弁81、利用側熱交換器80、それらを接続する配管などを含んで構成される。
Embodiment
Hereinafter, the oil return operation in an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a view showing an example of a refrigerant circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a
圧縮機11,12は、冷媒を圧縮し、圧縮した高圧冷媒を冷媒回路に供給する。圧縮機11は、1段目の第一段圧縮部11aと、2段目の第二段圧縮部11bと、を有する2段圧縮機である。圧縮機12は、1段目の第一段圧縮部12aと、2段目の第二段圧縮部12bと、を有する2段圧縮機である。コンデンシングユニット1において、圧縮機11と圧縮機12は、並列に設けられている。また、後述するように圧縮機11と圧縮機12は、オイルポット71、オイルポット72、均油管73を介して冷凍機油が移動可能なように互いに接続されている。本実施形態の冷媒には、例えば、CO2が用いられる。CO2冷媒は、高圧と低圧の圧力差が大きく、圧縮機効率の向上のため二段圧縮構造が採用されている。また、性能・効率向上のため、圧縮機11,12の第二段圧縮部11b,12bに、中間圧力(中圧)の冷媒を供給するガスインジェクション機構(後述)が採用されている。圧縮機11の吐出側には、温度センサTho−D1が設けられ、圧縮機12の吐出側には、温度センサTho−D2が設けられる。
The
圧縮機11の吐出側の吐出管MP01には、ホットガスバイパス管BP11が接続される。ホットガスバイパス管BP11には、ストレーナ131、電磁弁SVHG1、キャピラリチューブ141が設けられ、負荷側から戻った冷媒の流路である戻り配管MP13に接続される。これらホットガスバイパス管BP11、ストレーナ131、電磁弁SVHG1、キャピラリチューブ141を含む流路をホットガスバイパスと呼ぶ。ホットガスバイパスにおける冷媒の流れは、電磁弁SVHG1の開閉により制御される。つまり、制御装置30が電磁弁SVHG1を開くと、圧縮機11の吐出側と吸入側が連通し、冷媒がホットガスバイパスを流れる。同様に圧縮機12の吐出側の吐出管MP02には、ホットガスバイパス管BP12が接続される。ホットガスバイパス管BP12には、ストレーナ132、電磁弁SVHG2、キャピラリチューブ142が設けられホットガスバイパスを構成し、戻り配管MP13に接続される。圧縮機12側のホットガスバイパスにおける冷媒の流れも圧縮機11側と同様に、電磁弁SVHG2の開閉により制御される。電磁弁SVHG1,SVHG2は、例えば、圧縮機11,12の起動前にそれらの吸入側と吐出側を均圧にするために開とされ、起動後には閉とされることが多い。従ってコンデンシングユニット1の運転中は、圧縮機11,12が吐出した冷媒は、ホットガスバイパスを流れずに吐出管MP01,MP02を流れる。
A hot gas bypass pipe BP11 is connected to the discharge pipe MP01 on the discharge side of the
吐出管MP01を流れる冷媒は、オイルセパレータ61へ供給される。オイルセパレータ61では、冷媒と冷媒に溶け込んだ冷凍機油とが分離され、冷媒は、逆止弁CV1を経由してガス管MP10へと流れる。また、オイルセパレータ61の底部とオイルポット71の側面は、油戻し管RP11で連通している。オイルセパレータ61で分離された冷凍機油は、油戻し管RP11を通ってオイルポット71へ戻される。油戻し管RP11にはストレーナ121が設けられ、ストレーナ121の下流側で油戻し管RP11は2つの流路に分かれる。一方の流路の配管には、キャピラリチューブ151と電磁弁SV−OIL1が設けられ、他方の流路の配管には、キャピラリチューブ161が設けられる。オイルポット71へ戻される冷凍機油の量は、電磁弁SV−OIL1の開閉により調整される。
The refrigerant flowing through the discharge pipe MP01 is supplied to the oil separator 61. In the oil separator 61, the refrigerant and the refrigerating machine oil dissolved in the refrigerant are separated, and the refrigerant flows to the gas pipe MP10 via the check valve CV1. The bottom of the oil separator 61 and the side surface of the
また、オイルポット71の上部と圧縮機11の第一段圧縮部11aの吐出側とは配管により連通されている。油戻し管RP11から流入する冷凍機油とは別に、圧縮機11の動作中、冷凍機油は、第一段圧縮部11aの吐出側の連通管からもオイルポット71に流入する。また、オイルポット71の底部は、配管により圧縮機11の底部と連通している。オイルポット71の下方に溜った冷凍機油は、底部の配管を通じて圧縮機11に戻される。
Moreover, the upper part of the
また、オイルポット71には、レベルスイッチ71aが設けられる。レベルスイッチ71aは、オイルポット71内の油面の高さを検出する。レベルスイッチ71aは、油面が所定の高さまで低下すると、油面の低下を示す信号を制御装置30に出力する。
The
圧縮機12側の構成も同様である。圧縮機12が吐出した冷媒は、吐出管MP02を通ってオイルセパレータ62へ至り、オイルセパレータ62で分離された冷媒は、逆止弁CV2を経由してガス管MP10へと流れる。分離された冷凍機油は、油戻し管RP12に設けられたストレーナ122、キャピラリチューブ152、キャピラリチューブ162、弁SV−OIL2を通過してオイルポット72に戻される。また、冷凍機油は、圧縮機12の第二段圧縮部12bの吐出側からオイルポット72に流入する。オイルポット72に供給された冷凍機油は、底部の配管を通じて圧縮機12に戻される。また、オイルポット72に設けられたレベルスイッチ72aは、オイルポット72における油面の低下を検出すると、油面の低下を制御装置30に通知する。
The configuration on the
また、オイルポット71とオイルポット72は、均油管73を介して接続されている。均油管73は、各オイルポット71,72に貯留される油量の偏りをなくすために設けられる。均油管73の一方の端は、オイルポット71の側面のレベルスイッチ71aが設けられた高さ(油面の低下を検出する高さ)より高く、油戻し管RP11の接続位置より低い位置に接続され、他の端は、オイルポット72の側面のレベルスイッチ72aが設けられた高さより高く、油戻し管RP21の接続位置より低い位置に接続されている。
The
圧縮機11,12によって吐出された高温高圧の冷媒は、ガス管MP10を通って、並列に設けられたガスクーラ51,52に供給される。ガスクーラ51,52に供給された冷媒は、ファン41,42によって送り込まれる空気との熱交換により凝縮される。CO2冷媒の場合は冷却される。ガス管MP10におけるガスクーラ51,52の上流側には、温度センサTho−G1と高圧計測用の圧力センサPSHが設けられる。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged by the
ガスクーラ51,52で冷却あるいは凝縮された冷媒は、気液2相管MP11に設けられたストレーナ111を通過して、中圧レシーバ9の入口側に設けられた膨張弁EEVGによって、CO2冷媒の場合は、例えば6Mpa程度の中圧に降圧されて中圧レシーバ9へ供給される。気液2相管MP11におけるガスクーラ51,52の下流側には温度センサTho−G2が設けられ、中圧レシーバ9の入口側には温度センサTho−Mが設けられる。
Cooling or condensed refrigerant in the gas cooler 51 passes through a
また、気液2相管MP11における膨張弁EEVGの上流側では、冷却後あるいは凝縮後の冷媒を、圧縮機11,12へ戻す液バイパス管BP21,22が接続されている。液バイパス管BP21には、膨張弁EEV−LB1が設けられ、制御装置30は、膨張弁EEV−LB1の開度を制御することにより、液バイパス管BP21へ流入する冷媒量を調整する。同様に液バイパス管BP22には、膨張弁EEV−LB2が設けられ、制御装置30は、膨張弁EEV−LB2の開度を制御することにより、液バイパス管BP22へ流入する冷媒量を調整する。液バイパス管BP21は、後述するインジェクション管IP11と接続し、液バイパス管BP22はインジェクション管IP12と接続する。膨張弁EEV−LB1は、圧縮機11の吐出側の温度が所定の温度以上となったときに制御装置30により開とされる。膨張弁EEV−LB1が開くことにより、ガスクーラ51,52で熱交換を行って圧縮機11の吐出側よりも低温となった冷媒が、液バイパス管BP21およびインジェクション管IP11を通して圧縮機11の中圧部(第二段圧縮部11bの吸入側)へと供給され、圧縮機11の吐出側における過度な温度上昇を抑制する。膨張弁EEV−LB2、液バイパス管BP22についても同様である。
Further, on the upstream side of the expansion valve EEVG in the gas-liquid two-phase pipe MP11, liquid bypass pipes BP21 and 22 for returning the cooled or condensed refrigerant to the
中圧レシーバ9は、膨張弁EEVGで膨張された気液二相状態の冷媒を、気相の冷媒であるガス冷媒と液相の冷媒である液冷媒とに分離する。中圧レシーバ9には、液冷媒の液面が上限に達したかどうかを検出する中圧レシーバレベルスイッチ9aが設けられている。中圧レシーバ9の上部にはインジェクション管IP10が接続され、ガス冷媒を送出する。インジェクション管IP10には圧力センサPSM1が設けられる。インジェクション管IP10によって送出されたガス冷媒は、2つの流路(インジェクション管IP11,12)に分岐される。インジェクション管IP11には、膨張弁EEV−INJ1が設けられ、制御装置30は、膨張弁EEV−INJ1の開度を制御することにより、インジェクション管IP11へ流入する冷媒の圧力を制御する。膨張弁EEV−INJ1の圧縮機11側には逆止弁CV3が設けられ、インジェクション管IP11へ流入した中圧のガス冷媒は、圧縮機11の中圧部に供給される。インジェクション管IP11から供給された中圧のガス冷媒は、第二段圧縮部11bによって再圧縮される。これにより、冷凍サイクルのCOP(Coefficient Of Performance)を向上させることができる(ガスインジェクション機構)。インジェクション管IP11における圧縮機11との接続部の手前側には、温度センサTho−INJ1、圧力センサPSM21が設けられる。
The intermediate pressure receiver 9 separates the gas-liquid two-phase refrigerant expanded by the expansion valve EEVG into a gas refrigerant that is a gas-phase refrigerant and a liquid refrigerant that is a liquid-phase refrigerant. The medium pressure receiver 9 is provided with a medium pressure
インジェクション管IP12には、膨張弁EEV−INJ2、逆止弁CV4が設けられ、制御装置30は、膨張弁EEV−INJ2の開度を制御することにより、インジェクション管IP12へ流入する冷媒の圧力を制御する。インジェクション管IP12へ流入した中圧のガス冷媒は、圧縮機12の中圧部に供給されて再圧縮される。インジェクション管IP12における圧縮機12との接続部の手前側には、温度センサTho−INJ2、圧力センサPSM22が設けられる。
The injection pipe IP12 is provided with an expansion valve EEV-INJ2 and a check valve CV4, and the
一方、中圧レシーバ9内で分離された液冷媒は、液管MP12を流れ、ストレーナ14を通過して、過冷却コイル10で冷却される。過冷却コイル10の上流側では、液管MP12に過冷却管MP12Aが接続され、中圧レシーバ9から流出した液冷媒の一部は、過冷却管MP12Aに分岐する。分岐した液冷媒は、過冷却コイル用の膨張弁EEVSCにより減圧されて低温となり、過冷却コイル10において、液管MP12を流れる液冷媒(負荷側へ供給される冷媒)を冷却する。過冷却管MP12Aに分岐した冷媒は、過冷却コイル10を通過するとアキュムレータ3へと流れる。過冷却管MP12Aには、温度センサTho−SCが設けられる。
On the other hand, the liquid refrigerant separated in the medium pressure receiver 9 flows through the
液管MP12を流れる冷媒は、過冷却コイル10で冷却された後、コンデンシングユニット1から流れ出て、接続配管82を通じて外部の負荷(ショーケース2)に供給される。ショーケース2は、膨張弁81、利用側熱交換器80を備える。コンデンシングユニット1から供給された冷媒は、膨張弁81で減圧され、利用側熱交換器80において熱交換を行い、対象物を冷却する。熱交換後の冷媒は、接続配管83を通じてコンデンシングユニット1へ戻る。コンデンシングユニット1では、負荷側から戻った冷媒は、戻り配管MP13を通じてアキュムレータ3へと流れる。戻り配管MP13におけるアキュムレータ3の手前側には、温度センサTho−S、低圧計測用の圧力センサPSLが設けられている。
The refrigerant flowing through the liquid pipe MP12 is cooled by the
アキュムレータ3は、圧縮機11,12に供給される冷媒の気液分離を行う。アキュムレータ3で分離されたガス冷媒の一部は、吸入管MP14を通過して、圧縮機11に付設されたアキュムレータ21へ供給される。アキュムレータ21でさらに気相だけが抽出されたガス冷媒は、圧縮機11の第一段圧縮部11aの吸入側に供給される。同様にアキュムレータ3で分離されたガス冷媒の残りは、吸入管MP15を通過して、圧縮機12に付設されたアキュムレータ22へ供給され、圧縮機12の第一段圧縮部12aの吸入側に供給される。
また、コンデンシングユニット1には、外部の温度を計測する温度センサTho−Aが設けられる。
The accumulator 3 performs gas-liquid separation of the refrigerant supplied to the
In addition, the condensing
制御装置30は、圧力センサPSL、温度センサTho−R等の各センサ、電磁弁EEVGなどの各種弁、圧縮機11,12等の機器と接続されており、各センサによる計測値を取得し、圧縮機11,12の回転数や膨張弁EEVG等の開閉を調整し、コンデンシングユニット1を運転する。例えば、制御装置30は、圧力センサPSLの計測する圧力を監視しながら、圧縮機11,12から冷媒とともに吐出された冷凍機油を回収するために油戻し運転を行う。次に制御装置30が備える油戻し運転の機能について図2を用いて説明する。
The
図2は、本発明の一実施形態における制御装置のブロック図である。
制御装置30は、例えばマイコン等のコンピュータ装置である。図示するように制御装置30は、センサ情報取得部31と、タイマ32と、記憶部33と、油戻し運転制御部34と、を備えている。なお、制御装置30は、コンデンシングユニット1に関して種々の制御を行うが、本明細書では油戻し運転以外の制御に関する機能の説明を省略する。
FIG. 2 is a block diagram of a control device in an embodiment of the present invention.
The
センサ情報取得部31は、各センサから計測値を取得する。例えば、センサ情報取得部31は、低圧計測用の圧力センサPSLから、圧縮機11,12の吸入側における冷媒圧力の計測値を取得する。圧力センサPSLが計測する圧力は、冷媒回路において、冷媒が低圧になったときの圧力である。
タイマ32は、時刻を計測する。
記憶部33は、センサ情報取得部31が取得した圧力の計測値や油戻し運転に必要なパラメータの値など種々の情報を記憶する。また、記憶部33は、制御装置30の機能を実現する各種プログラムを記憶する。
The sensor
The
The
油戻し運転制御部34は、油戻し運転を実行する。例えば、油戻し運転制御部34は、タイマ32が計測する時刻に基づいて、圧縮機11,12の運転時間が所定時間に到達すると油戻し運転を開始する。あるいは、油戻し運転制御部34は、圧縮機11,12から吐出された冷凍機油の量を計算し、計算した油量が所定の閾値以上となると油戻し運転を開始する。また、油戻し運転制御部34は、油戻し運転を開始して所定の時間が経過すると、油戻し運転を終了する。油戻し運転制御部34は、圧縮機制御部341と、低圧監視部342と、弁制御部343とを備えている。
The oil return
圧縮機制御部341は、油戻し運転中の圧縮機11,12の回転数を制御する。具体的には、例えば、圧縮機11について油戻し運転を行う場合であれば、圧縮機制御部341は、圧縮機11の回転数を上昇させ、冷媒の流速がフラッディング速度となるよう高速化する。冷媒の流速がフラッディング速度以上となると、冷媒回路の各配管に付着、滞留している冷凍機油を圧縮機11,12に戻すことができる。
低圧監視部342は、圧力センサPSLが計測した圧力(以下、低圧と記載)が、所定の目標値とどの程度乖離しているか、あるいは、低圧が所定の下限値に到達するかどうかを監視する。
The
The low
弁制御部343は、油戻し運転中に、低圧監視部342が監視する低圧が所定の下限値に到達しそうになると、電磁弁SVHG1,SVHG2のうち少なくとも一方を開き、一部の冷媒をホットガスバイパス管BP11,12へ導き、冷媒回路を循環する冷媒量を抑制する。より具体的には、弁制御部343は、圧縮機11が油戻し運転中(回転数が上昇中)であれば、電磁弁SVHG1を開に制御する。あるいは、圧縮機12が油戻し運転中であれば、弁制御部343は、電磁弁SVHG2を開に制御する。なお、油戻し運転制御部34は、制御装置30が備えるCPU(Central Processing Unit、中央処理装置)が、記憶部33からプログラムを読み出して実行することで実現される機能である。
When the low pressure monitored by the low
次に図3を用いて圧縮機11を例として本実施形態の油戻し運転について説明する。
図3は、本発明の一実施形態における油戻し運転時の制御について説明する図である。
図3(a)に圧縮機11の回転数の変化を、図3(b)に電磁弁SVHG1の開閉の変化を、図3(c)に低圧の変化をそれぞれ示す。図3(a)の縦軸は回転数、図3(b)の縦軸は開度、図3(c)の縦軸は圧力を示す。また、図3(a)〜図3(c)の各グラフの横軸は時間を示し、各グラフの同じ位置は同じ時刻を示している。
Next, the oil return operation of the present embodiment will be described by taking the
FIG. 3 is a view for explaining control at the time of oil return operation in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 (a) shows the change in the rotational speed of the
(時刻t0〜t1)
油戻し運転を行っていないとき、制御装置30は、負荷に応じた回転数X1(例えば、50rps)で圧縮機11を駆動する(図3(a))。上述のとおり、コンデンシングユニット1の運転中、電磁弁SVHG1は閉じられている(図3(b))。このとき、制御装置30は、低圧が負荷に応じた所定の目標値となるよう圧縮機11の回転数等を制御する(図3(c))。ここで、ショーケース2の冷却対象が冷蔵(例えば、冷媒の温度が−10℃程度)の場合、低圧の目標値は相対的に高く、冷却対象が冷凍(例えば、冷媒の温度が−45℃程度)の場合、低圧の目標値は相対的に低く設定される。
(Time t0 to t1)
When the oil return operation is not performed, the
(時刻t1〜t3)
次に時刻t1に油戻し運転を開始する条件が成立すると、油戻し運転制御部34は、油戻し運転を開始する。具体的には、圧縮機制御部341が、圧縮機11の回転数をX2に上昇させる。圧縮機制御部341は、回転数の上昇から時間L1が経過するまでの間、圧縮機11を回転数X2で駆動する。圧縮機制御部341が、圧縮機11の回転数をX2に上昇させると、それだけ多くの冷媒が冷媒回路を循環し、冷却能力が増大する。すると、低圧監視部342が監視する低圧が、回転数をX2に上昇させた時刻t1以降、徐々に低下する。そして、低圧は、所定の下限値(異常検知値)に近づいていく。ここで、所定の下限値とは、CO2冷媒の場合、三重点となる圧力(約−56℃、約0.52MPa)である。特にショーケース2の対象が冷凍の場合、蒸発温度が低く、低圧の目標値が異常検知値と大きく乖離していない為、低圧は、異常検知値に到達し易くなる。制御装置30は、低圧が、異常検知値に達すると、コンデンシングユニット1の運転を停止するよう設計されている。
(Time t1 to t3)
Next, when the condition for starting the oil return operation is satisfied at time t1, the oil return
そこで、本実施形態では、低圧が異常検知値に近づいていることを検知するための閾値を設定し、低圧監視部342は、低圧がこの閾値に到達すると(時刻t2)、低圧が異常検知値に近づいていることを示す警告信号を出力する。警告信号が出力されると、弁制御部343は、電磁弁SVHG1を閉から開へ制御する(図3(b)、時刻t2)。時刻t2で電磁弁SVHG1が開となると、圧縮機11が吐出した冷媒のうちの一部が、バイパス管BP11へと分岐し、アキュムレータ3、アキュムレータ21を通じて圧縮機11へと戻される。冷媒の一部が、冷媒回路を循環することなく圧縮機11へと戻されることで、過多となった冷却能力が調整され、それに伴い圧力センサPSLが計測する低圧の低下が抑制される。これにより、油戻し運転のために圧縮機11の回転数を上昇させて、冷却能力が増大した場合でも、低圧が異常検知値に達することなく(運転停止に至ることなく)、安定してコンデンシングユニット1を運転することができる。
Therefore, in the present embodiment, a threshold for detecting that the low pressure approaches the abnormality detection value is set, and the low
(時刻t3〜)
油戻し運転を開始して所定時間L1が経過すると(時刻t3)、油戻し運転制御部34は、油戻し運転を終了する。つまり、圧縮機制御部341は、圧縮機11の回転数を低下させ、元の回転数X1に戻す(図3(a))。また、弁制御部343は、電磁弁SVHG1を開から閉へ制御する(図3(b))。制御装置30は、低圧が負荷に応じた所定の目標値となるよう圧縮機11の回転数等を制御する。
(Time t3-)
When the predetermined time L1 has elapsed after starting the oil return operation (time t3), the oil return
一般的に油戻し運転では、冷媒の流速が所定の流速以上となるように、圧縮機11等の回転数を上昇させて運転する。すると、冷却能力が増大し、低圧の目標値(冷凍の場合)や様々な運転条件次第では、圧縮機11の吸入側の圧力(低圧)が過度に低下し、例えば、運転停止に至る可能性がある。これに対し、本実施形態の油戻し運転によれば、能力過多となる場合にはホットガスバイパスを利用して、冷却能力を調整し、低圧に代表される冷媒回路の運転状態を許容範囲内に維持することができる。これにより、負荷が冷蔵か冷凍かに関わらず、コンデンシングユニット1の安定した運転が可能になる。また、電磁弁SVHG1の開閉制御は、低圧の値に応じて行うので、不必要に電磁弁SVHG1を開いて冷却能力を低下させることがない。なお、図3の説明では、油戻し運転が終了するまで、電磁弁SVHG1を開き続けることとしたが、例えば、電磁弁SVHG1を開くことによって、低圧が、目標値付近まで回復する等したならば、油戻し運転の終了前に電磁弁SVHG1を閉としてもよい。あるいは、低圧が、目標値を基準とする所定の範囲の圧力となるように電磁弁SVHG1の開閉を制御してもよい。または、単純に開閉を行うだけではなく、ホットガスバイパス管BP11に流量調節弁を設け、ホットガスバイパスへ分岐する冷媒の流量を調整するようにしてもよい。
Generally, in the oil return operation, the rotation speed of the
図4は、本発明の一実施形態における油戻し運転時の制御の一例を示すフローチャートである。
図4を用いて、図1、図2の構成を例に油戻し運転の流れについて説明する。図3では、圧縮機11の回転数を上昇させる場合を例に説明を行ったが、以下の説明では、油戻し運転中、圧縮機11および圧縮機12の回転数を上昇させる制御を行うものとする。また、センサ情報取得部31は、圧力センサPSLの計測値を所定の時間間隔で取得し、低圧監視部342に出力する。また、電磁弁SVHG1および電磁弁SVHG2は閉であるとする。また、図3で例示した回転数X2、油戻し運転を行う時間L1、低圧に対して設定された閾値等の値は記憶部33に記録されているものとする。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control during oil return operation according to an embodiment of the present invention.
The flow of the oil return operation will be described using FIG. 1 and FIG. 2 as an example with reference to FIG. 4. In FIG. 3, the case where the rotation speed of the
まず、油戻し運転制御部34が、油戻し運転の開始条件の成立を判定する(ステップS11)。例えば、油戻し運転制御部34は、タイマ32を用いて、圧縮機11,12の運転時間(前回の油戻し運転終了から現在までの運転時間の累積)を演算する。また、油戻し運転制御部34は、前回の油戻し運転終了後の各運転におけるオイルセパレータ61,62下流の冷凍機油の吐出量を演算する。そして、演算した運転時間が所定以上で、且つ、演算した冷凍機油の吐出量が所定以上であれば、油戻し運転制御部34は、油戻し運転の開始条件が成立したと判定する。油戻し運転の開始条件が成立していない場合(ステップS11;No)、ステップS11の判定を繰り返す。
First, the oil return
油戻し運転の開始条件が成立した場合(ステップS11;Yes)、油戻し運転制御部34は、油戻し運転を開始する。まず、圧縮機制御部341が、圧縮機11,圧縮機12の回転数をX1からX2に上昇させる(ステップS12)。2台の圧縮機11,12の回転数を共に上昇させることで、より迅速に冷凍機油を回収することができる。また、低圧監視部342が、圧力センサPSLによる最新の計測値と低圧に対して設定された閾値とを比較し、低圧が閾値以下かどうかを判定する(ステップS13)。低圧が閾値よりも大きい場合(ステップS13;No)、圧縮機11,12を回転数X2で駆動しつつ、ステップS15の判定を行う。低圧が閾値以下の場合(ステップS13;Yes)、弁制御部343は、回転数を上昇させた圧縮機11、12のホットガスバイパスに設けられた電磁弁SVHG1および電磁弁SVHG2を開く(ステップS14)。
When the start condition of the oil return operation is satisfied (step S11; Yes), the oil return
次に油戻し運転制御部34が、油戻し運転の終了条件の成立を判定する(ステップS15)。例えば、油戻し運転制御部34は、タイマ32を用いて、油戻し運転の開始から所定時間(図3のL1)が経過すると、油戻し運転の終了条件が成立したと判定する。油戻し運転の終了条件が成立していない場合(ステップS15;No)、油戻し運転制御部34は、油戻し運転を継続しつつ、ステップS13からの処理を繰り返す。油戻し運転の終了条件が成立した場合(ステップS15;Yes)、弁制御部343は、ホットガスバイパス用の電磁弁SVHG1および電磁弁SVHG2を閉じる。圧縮機制御部341は、圧縮機11,圧縮機12の回転数を元の回転数X1に戻す(ステップS16)。制御装置30は、次回以降も、同様の手順で油戻し運転を行う。
Next, the oil return
このように油戻し運転中の低圧の状態に応じてホットガスバイパスを開閉することにより、ショーケース2側へ供給する冷媒量を調整し、冷却能力を制御することができる。これにより、油戻し運転中の低圧の低下による運転停止のリスクを低減することができる。
Thus, by opening and closing the hot gas bypass according to the low pressure state during the oil return operation, the amount of refrigerant supplied to the
なお、油戻し運転における圧縮機回転数の上昇は、圧縮機11,12を同時に行っても良いし、1台ずつ順に行っても良いし、1台のみ行っても良い。何れの場合も低圧が閾値以下となると、弁制御部343が、回転数を上昇させた圧縮機側のホットガスバイパスに冷媒を流すよう制御する。また、図1では、圧縮機を2台備える冷媒回路を示したが、本実施形態の油戻し運転は、圧縮機を1台のみ備える冷媒回路や3台以上の圧縮機を備える冷媒回路に適用してもよい。また、圧縮機を複数備える冷媒回路の場合、圧縮機は直列(2台の場合、高段と低段など)に設けられていてもよい。また、図1に示す冷媒回路では、圧縮機11,12は2段圧縮機であるが、これに限定されず、1段であってもよい。
In addition, the increase in the compressor rotation speed in the oil return operation may be performed simultaneously with the
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、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、実施形態では、コンデンシングユニット1により、冷却する場合について説明したが、一般的な空気調和機について、冷房時、暖房時を問わず、本実施形態の油戻し運転を適用してもよい。また、実施形態では、低圧の値に基づいて、ホットガスバイパスの開閉を制御する場合について説明したが、圧力の他にも、例えば、所定の位置での冷媒の温度に基づいて、ホットガスバイパスの開閉を制御してもよい。あるいは、低圧の値に関わらず油戻し運転時はホットガスバイパスを開とするようにしてもよい。
In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention. Further, the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the embodiment, the case of cooling by the condensing
100・・・冷凍装置
1・・・コンデンシングユニット
2・・・ショーケース
3・・・アキュムレータ
9・・・中圧レシーバ
9a・・・中圧レシーバレベルスイッチ
10・・・過冷却コイル
11,12・・・圧縮機
11a,12a・・・第一段圧縮部
11b,12b・・・第二段圧縮部
21、22・・・アキュムレータ
30・・・制御装置
31・・・センサ情報取得部
32・・・タイマ
33・・・記憶部
34・・・油戻し運転制御部
341・・・圧縮機制御部
342・・・低圧監視部
343・・・弁制御部
41、42・・・ファン
51,52・・・ガスクーラ
61,62・・・オイルセパレータ
71,72・・・オイルポット
71a、72a・・・レベルスイッチ
73・・・均油管
80・・・利用側熱交換器
81・・・膨張弁
82、83・・・接続配管
MP01、MP02・・・吐出管
MP10・・・ガス管
MP11・・・気液2層管
MP12・・・液管
MP12A・・・過冷却管
MP13・・・戻り配管
MP14、MP15・・・吸入管
Tho−D1、Tho−D2、Tho−SC、Tho−S、Tho−G1、
Tho−G2、Tho−M、Tho−INJ1、Tho−INJ2・・・温度センサ
HSL、PSL、PSH、PSM1、PSM21、PSM22・・・圧力センサ
CV1、CV2、CV3、CV4・・・逆止弁
BP11,BP12・・・ホットガスバイパス管
SVHG1,SVHG2・・・電磁弁
111、121、122、131、132、133、14・・・ストレーナ
141、142、151、152、161、162・・・キャピラリチューブ
RP11、RP12・・・油戻し管
BP21、22・・・液バイパス管
IP10、IP11、IP12・・・インジェクション管
SV−OIL1、SV−OIL2・・・電磁弁
EEVG、EEV−LB1、EEV−LB2、EEV−INJ1、
EEV−INJ2、EEVSC・・・膨張弁
DESCRIPTION OF
Tho-G2, Tho-M, Tho-INJ1, Tho-INJ2 ... temperature sensor HSL, PSL, PSH, PSM1, PSM21, PSM22 ... pressure sensor CV1, CV2, CV3, CV4 ... check valve BP11 , BP12: hot gas bypass pipe SVHG1, SVHG2:
EEV-INJ2, EEVSC ... Expansion valve
Claims (7)
制御装置。 In the oil return operation in which the refrigeration oil discharged together with the refrigerant from the compressor is returned to the compressor by increasing the number of rotations of the compressor included in the refrigerant circuit, the refrigerant circuit of the refrigerant circuit due to the increase in the number of rotations of the compressor In response to a change in capacity, control is performed to return a part of the discharged refrigerant to the compressor without circulating it to the refrigerant circuit.
Control device.
請求項1に記載の制御装置。 In the oil return operation, the valve provided in the hot gas bypass that connects the discharge side and the suction side of the compressor whose rotation speed is increased is controlled to open.
The control device according to claim 1.
請求項2に記載の制御装置。 In the oil return operation, when the pressure on the suction side of the compressor becomes a predetermined threshold value or less, the valve provided in the hot gas bypass is controlled to be opened.
The control device according to claim 2.
請求項2または請求項3に記載の制御装置。 In the oil return operation, opening and closing of a valve provided in the hot gas bypass is controlled so that the pressure on the suction side of the compressor becomes a pressure within a predetermined range.
The control device according to claim 2 or claim 3.
前記ホットガスバイパスを流れる前記冷媒の流量を制御する弁と、
請求項2から請求項4の何れか1項に記載の制御装置と、
を備えるコンデンシングユニット。 A hot gas bypass connecting the discharge side and the suction side of the compressor;
A valve for controlling the flow rate of the refrigerant flowing through the hot gas bypass;
The control device according to any one of claims 2 to 4;
Condensing unit with
利用側熱交換器を有するショーケースと、
を備える冷凍装置。 A condensing unit according to claim 5;
A showcase having a user-side heat exchanger;
A refrigeration apparatus comprising:
制御方法。 In the oil return operation in which the refrigeration oil discharged together with the refrigerant from the compressor is returned to the compressor by increasing the number of rotations of the compressor included in the refrigerant circuit, the refrigerant circuit of the refrigerant circuit due to the increase in the number of rotations of the compressor In response to a change in capacity, control is performed to return a part of the discharged refrigerant to the compressor without circulating it to the refrigerant circuit.
Control method.
Priority Applications (1)
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JP7439591B2 (en) | 2020-03-18 | 2024-02-28 | 株式会社富士通ゼネラル | air conditioner |
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- 2018-01-22 JP JP2018008445A patent/JP2019128061A/en active Pending
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