JP2022083236A - 熱源ユニット、冷凍装置、及び冷凍装置の冷媒量判定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷凍装置の冷媒量の過不足判定において冷媒状態の変動の影響を抑制する。【解決手段】熱源ユニット(10)は、利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)及び制御部(101)を備える。制御部(101)は、圧縮要素(20)を運転して利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転と、第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素(20)を運転して、冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する第2運転とを行う。【選択図】図8
Description
本開示は、熱源ユニット、冷凍装置、及び冷凍装置の冷媒量判定方法に関する。
従来より、冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。冷凍装置においては、冷媒回路内の冷媒量が適切かどうか冷媒量判定が行われる。例えば、特許文献1の冷凍装置では、冷蔵ケースなどの利用ユニットを含む冷凍回路に冷媒を循環させて冷媒量判定が行われる。
しかしながら、特許文献1に記載の冷凍装置は、冷媒量判定時に連絡配管や利用ユニットにも冷媒を循環させるので、連絡配管の長さや利用ユニットの置かれる環境などに起因する冷媒状態の変動の影響を受けやすく、冷媒状態の変動に起因して冷媒量判定の誤差が大きくなってしまう懸念がある。
本開示の目的は、冷凍装置の冷媒量の過不足判定において冷媒状態の変動の影響を抑制することである。
第1の態様は、利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)及び制御部(101)を備えた熱源ユニット(10)である。前記制御部(101)は、前記圧縮要素(20)を運転して前記利用ユニット(60,70)へ前記冷媒を送る第1運転と、前記第1運転の終了後、前記利用ユニット(60,70)における前記冷媒の循環を停止しつつ、前記圧縮要素(20)を運転して、前記冷媒を前記熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する第2運転とを行う。
第1の態様では、利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止して、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させて冷媒量を判定する第2運転を行う。このため、冷媒量判定時における利用ユニット(60,70)等での冷媒状態の変動の影響を抑制できる。
第2の態様は、第1の態様において、前記圧縮要素(20)は、低段側圧縮機(21,22)と、前記低段側圧縮機(21,22)が圧縮した前記冷媒を圧縮する高段側圧縮機(23)とを含む。前記熱源ユニット(10)は、熱源熱交換器(24)と、前記熱源熱交換器(24)の下流に設けられた膨張弁(26)と、前記膨張弁(26)の下流側の配管(40a)と前記高段側圧縮機(23)の吸入管(23a)とを繋ぐ接続配管(41)とをさらに備える。前記制御部(101)は、前記第1運転では前記低段側圧縮機(21,22)及び前記高段側圧縮機(23)を運転し、前記第2運転では前記低段側圧縮機(21,22)を停止し前記高段側圧縮機(23)を運転して、前記冷媒を前記高段側圧縮機(23)、前記熱源熱交換器(24)、前記膨張弁(26)、前記接続配管(41)、前記高段側圧縮機(23)の順に循環させる。
第2の態様では、第2運転で、利用ユニット(60,70)に対応する低段側圧縮機(21,22)を停止して高段側圧縮機(23)を運転するため、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させる構成とすることができる。
第3の態様は、第2の態様において、前記接続配管(41)には、冷媒容器(25)が設けられる。前記接続配管(41)は、前記冷媒容器(25)のガス冷媒を前記高段側圧縮機(23)の吸入管(23a)に導入するガス抜き管(41)である。
第3の態様では、例えば冷媒容器(25)がレシーバ(25)であれば、当該レシーバ(25)のガス抜き管(41)を接続配管(41)として利用できる。
第4の態様は、第1~第3の態様のいずれか1つにおいて、前記制御部(101)は、前記第1運転での前記冷媒の状態が安定したと判断したときに前記第1運転を終了する。
第4の態様では、第1運転により冷媒回路における冷媒の状態を安定させてから、第2運転で冷媒量の判定を行うため、判定結果の精度が向上する。
第5の態様は、第1~第4の態様のいずれか1つにおいて、前記制御部(101)は、前記第1運転の終了後、所定時間以内に前記第2運転を行う。
第5の態様では、第1運転により冷媒回路における冷媒の状態を安定させたまま、第2運転で冷媒量の判定を行うことができる。
第6の態様は、第1~第5の態様のいずれか1つにおいて、前記制御部(101)は、前記第2運転での高圧圧力が所定の範囲内にあれば冷媒量が適正量と判定する。
第6の態様では、高圧圧力が所定の範囲内にある場合に、冷媒量を適正と判断できる。
尚、本開示において、「高圧圧力」とは、冷凍装置(1)における「冷媒回路(6)の高圧圧力」を意味し、具体的には、「圧縮要素(20)の吐出圧力」であるが、「熱源熱交換器(24)の凝縮圧力」、「熱源熱交換器(24)の温度相当飽和圧力」、又は「熱源熱交換器(24)から膨張弁(26)までの液管(第1管(40a)の上流部分)の圧力」等を「高圧圧力」とすることもある。
第7の態様は、第1~第6の態様のいずれか1つにおいて、制御部(101)は、前記第2運転での高圧圧力が所定の範囲よりも大きければ冷媒量が過充填と判定する。
第7の態様では、高圧圧力が所定の範囲よりも大きい場合に、冷媒量を過充填と判断できる。
第8の態様は、第1~第7の態様のいずれか1つにおいて、前記制御部(101)は、前記第2運転での高圧圧力が所定の範囲よりも小さければ冷媒量が不足と判定する。
第8の態様では、高圧圧力が所定の範囲よりも小さい場合に、冷媒量を不足と判断できる。
第9の態様は、第1~第8の態様のいずれか1つの熱源ユニット(10)と、利用ユニット(60,70)とを備えることを特徴とする冷凍装置である。
第9の態様では、利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止して、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させて冷媒量を判定する第2運転を行う。このため、冷媒量判定時における利用ユニット(60,70)等での冷媒状態の変動を抑制できるので、判定結果における誤差を小さくできる。
第10の態様は、第9の態様において、前記利用ユニット(60,70)は、利用熱交換器(64,74)と、前記利用熱交換器(64,74)の入口に設けられた利用膨張弁(63,73)とを備え、前記第2運転において前記利用膨張弁(63,73)は全閉にされる。
第10の態様では、第2運転において利用ユニット(60,70)の利用膨張弁(63,73)が全閉にされるため、利用ユニット(60,70)において冷媒の状態が変動することをより一層抑制できる。従って、冷媒量判定における誤差をより一層抑制できる。
第11の態様は、利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)を備えた熱源ユニット(10)が設けられた冷凍装置(1)の冷媒量判定方法である。冷凍装置(1)の冷媒量判定方法は、前記圧縮要素(20)を運転して前記利用ユニット(60,70)へ前記冷媒を送る第1運転の終了後、前記利用ユニット(60,70)における前記冷媒の循環を停止しつつ、前記圧縮要素(20)を運転して、前記冷媒を前記熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する。
第11の態様では、利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止して、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させて冷媒量を判定する。このため、冷媒量判定時における利用ユニット(60,70)等での冷媒状態の変動を抑制できるので、判定結果における誤差を小さくできる。
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
《実施形態》
〈全体構成〉
実施形態に係る冷凍装置(1)は、冷却対象の冷却と、室内の空調とを同時に行う。ここでいう冷却対象は、冷蔵庫、冷凍庫、ショーケースなどの設備内の空気を含む。以下では、このような設備を冷設と称する。
〈全体構成〉
実施形態に係る冷凍装置(1)は、冷却対象の冷却と、室内の空調とを同時に行う。ここでいう冷却対象は、冷蔵庫、冷凍庫、ショーケースなどの設備内の空気を含む。以下では、このような設備を冷設と称する。
図1に示すように、冷凍装置(1)は、室外に設置される熱源ユニット(10)と、室内を空調する空調ユニット(60)と、庫内の空気を冷却する冷設ユニット(70)とを備える。図2に示すように、冷凍装置(1)は、冷媒回路(6)を制御するコントローラ(100)を備える。図1では、1つの空調ユニット(60)を図示している。冷凍装置(1)は、並列に接続される2つ以上の空調ユニット(60)を有してもよい。図1では、1つの冷設ユニット(70)を図示している。冷凍装置(1)は、並列に接続される2つ以上の冷設ユニット(70)を有してもよい。これらのユニット(10,60,70)が4本の連絡配管(2,3,4,5)によって接続されることで、冷媒回路(6)が構成される。
4本の連絡配管(2,3,4,5)は、第1液連絡配管(2)、第1ガス連絡配管(3)、第2液連絡配管(4)、及び第2ガス連絡配管(5)で構成される。第1液連絡配管(2)及び第1ガス連絡配管(3)は、空調ユニット(60)に対応する。第2液連絡配管(4)及び第2ガス連絡配管(5)は、冷設ユニット(70)に対応する。
冷媒回路(6)は、充填された冷媒を含む。冷媒回路(6)は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う。本実施形態の冷媒としては、例えば、超臨界域で作動する冷媒である二酸化炭素を用いる。冷媒回路(6)は、冷媒が臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行う。冷媒は、超臨界域で作動する冷媒以外の他の冷媒、例えば、二酸化炭素以外の自然冷媒であってもよい。
〈熱源ユニットの概要〉
熱源ユニット(10)は、熱源回路(11)と室外ファン(12)とを有する。熱源回路(11)は、圧縮要素(20)、熱源熱交換器(室外熱交換器)(24)、及び冷媒容器(レシーバ)(25)を有する。熱源回路(11)は、第1室外膨張弁(26)及び第2室外膨張弁(27)を有する。熱源回路(11)は、さらに冷却熱交換器(28)及び中間冷却器(29)を有する。
熱源ユニット(10)は、熱源回路(11)と室外ファン(12)とを有する。熱源回路(11)は、圧縮要素(20)、熱源熱交換器(室外熱交換器)(24)、及び冷媒容器(レシーバ)(25)を有する。熱源回路(11)は、第1室外膨張弁(26)及び第2室外膨張弁(27)を有する。熱源回路(11)は、さらに冷却熱交換器(28)及び中間冷却器(29)を有する。
熱源回路(11)は、4つの閉鎖弁(13,14,15,16)を有する。4つの閉鎖弁は、第1ガス閉鎖弁(13)、第1液閉鎖弁(14)、第2ガス閉鎖弁(15)、及び第2液閉鎖弁(16)で構成される。
第1ガス閉鎖弁(13)には、第1ガス連絡配管(3)が接続される。第1液閉鎖弁(14)には、第1液連絡配管(2)が接続される。第2ガス閉鎖弁(15)には、第2ガス連絡配管(5)が接続される。第2液閉鎖弁(16)には、第2液連絡配管(4)が接続される。
〈圧縮要素〉
圧縮要素(20)は、冷媒を圧縮する。圧縮要素(20)は、第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)を有する。圧縮要素(20)は、冷媒を単段で圧縮する運転と、冷媒を二段で圧縮する運転とを行う。
圧縮要素(20)は、冷媒を圧縮する。圧縮要素(20)は、第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)を有する。圧縮要素(20)は、冷媒を単段で圧縮する運転と、冷媒を二段で圧縮する運転とを行う。
第1圧縮機(21)は、空調ユニット(60)に対応する空調圧縮機である。第2圧縮機(22)は、冷設ユニット(70)に対応する冷設圧縮機である。第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)は、低段側の圧縮機である。第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)は、並列に接続される。本開示では、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)を低段側圧縮機(21,22)ということもある。
第3圧縮機(23)は、高段側の圧縮機である。第3圧縮機(23)は、第1圧縮機(21)と直列に接続される。第3圧縮機(23)は、第2圧縮機(22)と直列に接続される。本開示では、第3圧縮機(23)を高段側圧縮機(23)ということもある。
第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)は、モータによって圧縮機構が駆動される回転式圧縮機である。第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)は、可変容量式である。第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)は、インバータ装置によって回転数が調節される。
第1圧縮機(21)には、第1吸入管(21a)及び第1吐出管(21b)が接続される。第2圧縮機(22)には、第2吸入管(22a)及び第2吐出管(22b)が接続される。第3圧縮機(23)には、第3吸入管(23a)及び第3吐出管(23b)が接続される。
〈中間流路〉
熱源回路(11)は、中間流路(18)を含む。中間流路(18)は、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)の吐出部と、第3圧縮機(23)の吸入部とを繋ぐ。中間流路(18)は、第1吐出管(21b)、第2吐出管(22b)、及び第3吸入管(23a)を含む。
熱源回路(11)は、中間流路(18)を含む。中間流路(18)は、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)の吐出部と、第3圧縮機(23)の吸入部とを繋ぐ。中間流路(18)は、第1吐出管(21b)、第2吐出管(22b)、及び第3吸入管(23a)を含む。
〈流路切換機構〉
流路切換機構(30)は、冷媒の流路を切り換える。流路切換機構(30)は、第1流路(C1)、第2流路(C2)、第3流路(C3)、及び第4流路(C4)を含む。第1流路(C1)、第2流路(C2)、第3流路(C3)、及び第4流路(C4)は、ブリッジ状に接続される。
流路切換機構(30)は、冷媒の流路を切り換える。流路切換機構(30)は、第1流路(C1)、第2流路(C2)、第3流路(C3)、及び第4流路(C4)を含む。第1流路(C1)、第2流路(C2)、第3流路(C3)、及び第4流路(C4)は、ブリッジ状に接続される。
第1流路(C1)の一端と第3流路(C3)の一端とは、第3吐出管(23b)を介して第3圧縮機(23)の吐出部に接続する。第2流路(C2)の一端と第4流路(C4)の一端とは、第1吸入管(21a)を介して第1圧縮機(21)の吸入部に接続する。第1流路(C1)の他端と第2流路(C2)の他端とは、第1ガス連絡配管(3)を介して空調ユニット(60)と接続する。第3流路(C3)の他端と第4流路(C4)の他端とは、室外熱交換器(24)のガス側端と接続する。
流路切換機構(30)は、第1開閉弁(31)、第2開閉弁(32)、第3開閉弁(33)、及び第4開閉弁(34)を有する。第1開閉弁(31)は、第1流路(C1)を開閉する。第2開閉弁(32)は、第2流路(C2)を開閉する。第3開閉弁(33)は、第3流路(C3)を開閉する。第4開閉弁(34)は、第4流路(C4)を開閉する。各開閉弁(31,32,33,34)は、電磁開閉弁で構成される。各開閉弁(31,32,33,34)は、パルス信号に基づき開度を調節する電子膨張弁であってもよい。或いは、第1流路(C1)を開閉するために、電磁開閉弁で構成された第1開閉弁(31)と並列に、電子膨張弁で構成された第5開閉弁(35)を設けてもよい。また、第3流路(C3)を開閉するために、電磁開閉弁で構成された第3開閉弁(33)と並列に、電子膨張弁で構成された第6開閉弁(36)を設けてもよい。
〈室外熱交換器及び室外ファン〉
室外熱交換器(24)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室外ファン(12)は、室外熱交換器(24)の近傍に配置される。室外ファン(12)は、室外空気を搬送する。室外熱交換器(24)は、その内部を流れる冷媒と、室外ファン(12)が搬送する室外空気とを熱交換させる。本開示では、室外熱交換器(24)を熱源熱交換器(24)ということもある。
室外熱交換器(24)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室外ファン(12)は、室外熱交換器(24)の近傍に配置される。室外ファン(12)は、室外空気を搬送する。室外熱交換器(24)は、その内部を流れる冷媒と、室外ファン(12)が搬送する室外空気とを熱交換させる。本開示では、室外熱交換器(24)を熱源熱交換器(24)ということもある。
〈液側流路〉
熱源回路(11)は、液側流路(40)を含む。液側流路(40)は、室外熱交換器(24)の液側端と、2つの液閉鎖弁(14,16)との間に設けられる。液側流路(40)は、第1から第5管(40a,40b,40c,40d,40e)を含む。
熱源回路(11)は、液側流路(40)を含む。液側流路(40)は、室外熱交換器(24)の液側端と、2つの液閉鎖弁(14,16)との間に設けられる。液側流路(40)は、第1から第5管(40a,40b,40c,40d,40e)を含む。
第1管(40a)の一端は、室外熱交換器(24)の液側端に接続する。第1管(40a)の他端は、レシーバ(25)の頂部に接続する。第2管(40b)の一端は、レシーバ(25)の底部に接続する。第2管(40b)の他端は、第2液閉鎖弁(16)に接続する。第3管(40c)の一端は、第2管(40b)の中途部に接続する。第3管(40c)の他端は、第1液閉鎖弁(14)に接続する。第4管(40d)の一端は、第1管(40a)における第1室外膨張弁(26)とレシーバ(25)の間に接続する。第4管(40d)の他端は、第3管(40c)の中途部に接続する。第5管(40e)の一端は、第1管(40a)における室外熱交換器(24)と第1室外膨張弁(26)の間に接続する。第5管(40e)の他端は、第2管(40b)におけるレシーバ(25)と第3管(40c)の接続部との間に接続する。
〈室外膨張弁〉
第1室外膨張弁(26)は、第1管(40a)に設けられる。第1室外膨張弁(26)は、第1管(40a)において、室外熱交換器(24)の液側端と、第4管(40d)の接続部との間に設けられる。第2室外膨張弁(27)は、第5管(40e)に設けられる。第1室外膨張弁(26)及び第2室外膨張弁(27)は、その開度が調節可能な膨張弁である。第1室外膨張弁(26)及び第2室外膨張弁(27)は、パルス信号に基づき開度を調節する電子膨張弁であってもよい。
第1室外膨張弁(26)は、第1管(40a)に設けられる。第1室外膨張弁(26)は、第1管(40a)において、室外熱交換器(24)の液側端と、第4管(40d)の接続部との間に設けられる。第2室外膨張弁(27)は、第5管(40e)に設けられる。第1室外膨張弁(26)及び第2室外膨張弁(27)は、その開度が調節可能な膨張弁である。第1室外膨張弁(26)及び第2室外膨張弁(27)は、パルス信号に基づき開度を調節する電子膨張弁であってもよい。
〈レシーバ〉
レシーバ(25)は、冷媒を貯留する密閉冷媒容器である。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに気液分離する。レシーバ(25)の内部には、ガス層と液層とが形成される。ガス層は、レシーバ(25)の頂部側に形成される。液層はレシーバ(25)の底部側に形成される。
レシーバ(25)は、冷媒を貯留する密閉冷媒容器である。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに気液分離する。レシーバ(25)の内部には、ガス層と液層とが形成される。ガス層は、レシーバ(25)の頂部側に形成される。液層はレシーバ(25)の底部側に形成される。
〈ガス抜き管〉
熱源回路(11)は、ガス抜き管(41)を有する。ガス抜き管(41)の一端は、レシーバ(25)の頂部に接続する。ガス抜き管(41)の他端は、中間流路(18)に接続する。ガス抜き管(41)は、レシーバ(25)内のガス冷媒を中間流路(18)つまり高段側圧縮機(第3圧縮機)(23)の吸入管(23a)に導入する。言い換えると、ガス抜き管(41)は、第1室外膨張弁(26)の下流側の配管(第1管)(40a)と第3吸入管(23a)とをレシーバ(25)を介して繋ぐ接続配管である。本開示では、ガス抜き管(41)を接続配管(41)ということもある。
熱源回路(11)は、ガス抜き管(41)を有する。ガス抜き管(41)の一端は、レシーバ(25)の頂部に接続する。ガス抜き管(41)の他端は、中間流路(18)に接続する。ガス抜き管(41)は、レシーバ(25)内のガス冷媒を中間流路(18)つまり高段側圧縮機(第3圧縮機)(23)の吸入管(23a)に導入する。言い換えると、ガス抜き管(41)は、第1室外膨張弁(26)の下流側の配管(第1管)(40a)と第3吸入管(23a)とをレシーバ(25)を介して繋ぐ接続配管である。本開示では、ガス抜き管(41)を接続配管(41)ということもある。
ガス抜き管(41)には、ガス抜き弁(42)が設けられる。ガス抜き管(41)は、その開度が調節可能な膨張弁である。ガス抜き弁(42)は、パルス信号に基づき開度を調節する電子膨張弁であってもよい。
〈冷却熱交換器〉
冷却熱交換器(28)は、高圧側流路(28a)と低圧側流路(28b)とを有する。冷却熱交換器(28)は、高圧側流路(28a)の冷媒と、低圧側流路(28b)の冷媒とを熱交換する。言い換えると、冷却熱交換器(28)は、低圧側流路(28b)を流れる冷媒により、高圧側流路(28a)を流れる冷媒を冷却する。
冷却熱交換器(28)は、高圧側流路(28a)と低圧側流路(28b)とを有する。冷却熱交換器(28)は、高圧側流路(28a)の冷媒と、低圧側流路(28b)の冷媒とを熱交換する。言い換えると、冷却熱交換器(28)は、低圧側流路(28b)を流れる冷媒により、高圧側流路(28a)を流れる冷媒を冷却する。
低圧側流路(28b)は、インジェクション流路(43)の一部を構成する。インジェクション流路(43)は、上流流路(44)と下流流路(45)とを含む。
上流流路(44)の一端は、第2管(40b)における第5管(40e)の接続部によりも上流側に接続する。上流流路(44)の他端は、低圧側流路(28b)の流入端に接続する。上流流路(44)には、インジェクション弁(46)が設けられる。インジェクション弁(46)は、その開度が調節可能な膨張弁である。インジェクション弁(46)は、パルス信号に基づき開度を調節する電子膨張弁であってもよい。
下流流路(45)の一端は、低圧側流路(28b)の流出端に接続する。下流流路(45)の他端は、ガス抜き管(接続配管)(41)に接続する。
〈中間冷却器〉
中間冷却器(29)は、中間流路(18)に設けられる。中間冷却器(29)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。中間冷却器(29)の近傍には、冷却ファン(29a)が配置される。中間冷却器(29)は、その内部を流れる冷媒と、冷却ファン(29a)が搬送する室外空気とを熱交換させる。
中間冷却器(29)は、中間流路(18)に設けられる。中間冷却器(29)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。中間冷却器(29)の近傍には、冷却ファン(29a)が配置される。中間冷却器(29)は、その内部を流れる冷媒と、冷却ファン(29a)が搬送する室外空気とを熱交換させる。
〈油分離回路〉
熱源回路(11)は、油分離回路を含む。油分離回路は、油分離器(50)と、第1油戻し管(51)と、第2油戻し管(52)とを有する。
熱源回路(11)は、油分離回路を含む。油分離回路は、油分離器(50)と、第1油戻し管(51)と、第2油戻し管(52)とを有する。
油分離器(50)は、第3吐出管(23b)に接続される。油分離器(50)は、圧縮要素(20)から吐出された冷媒中から油を分離する。第1油戻し管(51)及び第2油戻し管(52)の流入端は、油分離器(50)に連通する。第1油戻し管(51)の流出端は、中間流路(18)に接続する。第1油戻し管(51)には、第1油量調節弁(53)が設けられる。
第2油戻し管(52)の流出側は、第1分岐管(52a)と第2分岐管(52b)とに分離する。第1分岐管(52a)は、第1圧縮機(21)の油貯留部に接続する。第2分岐管(52b)は、第2圧縮機(22)の油貯留部に接続する。第1分岐管(52a)には、第2油量調節弁(54)が設けられる。第2分岐管(52b)には、第3油量調節弁(55)が設けられる。
〈バイパス管〉
熱源回路(11)は、第1バイパス管(56)、第2バイパス管(57)、及び第3バイパス管(58)を有する。第1バイパス管(56)は、第1圧縮機(21)に対応する。第2バイパス管(57)は、第2圧縮機(22)に対応する。第3バイパス管(58)は、第3圧縮機(23)に対応する。
熱源回路(11)は、第1バイパス管(56)、第2バイパス管(57)、及び第3バイパス管(58)を有する。第1バイパス管(56)は、第1圧縮機(21)に対応する。第2バイパス管(57)は、第2圧縮機(22)に対応する。第3バイパス管(58)は、第3圧縮機(23)に対応する。
具体的には、第1バイパス管(56)は、第1吸入管(21a)と第1吐出管(21b)とを直に繋ぐ。第2バイパス管(57)は、第2吸入管(22a)と第2吐出管(22b)とを直に繋ぐ。第3バイパス管(58)は、第3吸入管(23a)と第3吐出管(23b)とを直に繋ぐ。
〈逆止弁〉
熱源回路(11)は、複数の逆止弁を有する。複数の逆止弁は、第1から第10までの逆止弁(CV1~CV10)を含む。これらの逆止弁(CV1~CV10)は、図1の矢印方向の冷媒の流れを許容し、その逆方向の冷媒の流れを禁止する。
熱源回路(11)は、複数の逆止弁を有する。複数の逆止弁は、第1から第10までの逆止弁(CV1~CV10)を含む。これらの逆止弁(CV1~CV10)は、図1の矢印方向の冷媒の流れを許容し、その逆方向の冷媒の流れを禁止する。
第1逆止弁(CV1)は、第1吐出管(21b)に設けられる。第2逆止弁(CV2)は、第2吐出管(22b)に設けられる。第3逆止弁(CV3)は、第3吐出管(23b)に設けられる。第4逆止弁(CV4)は、第1管(40a)に設けられる。第5逆止弁(CV5)は、第3管(40c)に設けられる。第6逆止弁(CV6)は、第4管(40d)に設けられる。第7逆止弁(CV7)は、第5管(40e)に設けられる。第8逆止弁(CV8)は、第1バイパス管(56)に設けられる。第9逆止弁(CV9)は、第2バイパス管(57)に設けられる。第10逆止弁(CV10)は、第3バイパス管(58)に設けられる。
〈空調ユニット〉
空調ユニット(60)は、室内に設置される第1利用ユニットである。空調ユニット(60)は、冷設ユニット(70)よりも冷媒の蒸発温度が高い。空調ユニット(60)は、室内回路(61)と室内ファン(62)とを有する。室内回路(61)の液側端には、第1液連絡配管(2)が接続される。室内回路(61)のガス側端には、第1ガス連絡配管(3)が接続される。
空調ユニット(60)は、室内に設置される第1利用ユニットである。空調ユニット(60)は、冷設ユニット(70)よりも冷媒の蒸発温度が高い。空調ユニット(60)は、室内回路(61)と室内ファン(62)とを有する。室内回路(61)の液側端には、第1液連絡配管(2)が接続される。室内回路(61)のガス側端には、第1ガス連絡配管(3)が接続される。
室内回路(61)は、液側端からガス側端に向かって順に、室内膨張弁(63)及び室内熱交換器(64)を有する。言い換えると、室内膨張弁(63)は、室内熱交換器(64)の入口に設けられる。室内膨張弁(63)は、その開度が調節可能な膨張弁である。室内膨張弁(63)は、パルス信号に基づき開度を調節する電子膨張弁であってもよい。
室内熱交換器(64)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室内ファン(62)は、室内熱交換器(64)の近傍に配置される。室内ファン(62)は、室内空気を搬送する。室内熱交換器(64)は、その内部を流れる冷媒と、室内ファン(62)が搬送する室内空気とを熱交換させる。
〈冷設ユニット〉
冷設ユニット(70)は、庫内を冷却する第2利用ユニットである。冷設ユニット(70)は、冷設回路(71)と冷設ファン(72)とを有する。冷設回路(71)の液側端には、第2液連絡配管(4)が接続される。冷設回路(71)のガス側端には、第2ガス連絡配管(5)が接続される。
冷設ユニット(70)は、庫内を冷却する第2利用ユニットである。冷設ユニット(70)は、冷設回路(71)と冷設ファン(72)とを有する。冷設回路(71)の液側端には、第2液連絡配管(4)が接続される。冷設回路(71)のガス側端には、第2ガス連絡配管(5)が接続される。
冷設回路(71)は、液側端からガス側端に向かって順に、冷設膨張弁(73)及び冷設熱交換器(74)を有する。言い換えると、冷設膨張弁(73)は、冷設熱交換器(74)の入口に設けられる。冷設膨張弁(73)は、その開度が調節可能な膨張弁である。冷設膨張弁(73)は、パルス信号に基づき開度を調節する電子膨張弁であってもよい。
冷設熱交換器(74)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。冷設ファン(72)は、冷設熱交換器(74)の近傍に配置される。冷設ファン(72)は、庫内空気を搬送する。冷設熱交換器(74)は、その内部を流れる冷媒と、冷設ファン(72)が搬送する庫内空気とを熱交換させる。
尚、本開示では、空調ユニット(60)及び冷設ユニット(70)を利用ユニット(60,70)ということもある。また、室内膨張弁(63)及び冷設膨張弁(73)を利用膨張弁(63,73)といい、室内熱交換器(64)及び冷設熱交換器(74)を利用熱交換器(64,74)ということもある。
〈センサ〉
冷凍装置(1)は、複数のセンサを有する。複数のセンサは、第1圧力センサ(81)、第2圧力センサ(82)、第3圧力センサ(83)、第4圧力センサ(84)、第5圧力センサ(85)を含む。
冷凍装置(1)は、複数のセンサを有する。複数のセンサは、第1圧力センサ(81)、第2圧力センサ(82)、第3圧力センサ(83)、第4圧力センサ(84)、第5圧力センサ(85)を含む。
第1圧力センサ(81)は、第1圧縮機(21)に吸入される冷媒の圧力を検出する。第2圧力センサ(82)は、第2圧縮機(22)に吸入される冷媒の圧力を検出する。第3圧力センサ(83)は、中間流路(18)の冷媒の圧力(以下、中間圧力(MP)ということもある)、つまり第3圧縮機(23)に吸入される冷媒の圧力を検出する。第4圧力センサ(84)は、第3圧縮機(23)から吐出された冷媒の圧力(以下、高圧圧力(HP)ということもある)を検出する。第5圧力センサ(85)は、レシーバ(25)から流出した冷媒の圧力を検出する。第5圧力センサ(85)により検出された圧力から、レシーバ(25)の内部圧力(RP)が分かる。
図示は省略しているが、冷凍装置(1)は、圧力センサ以外の他のセンサ、例えば、外気温度を検出する温度センサや、冷媒回路(6)中の各箇所の冷媒温度などを検出する温度センサ等を含む。
〈コントローラ〉
コントローラ(100)は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリデバイス(具体的には半導体メモリ)とを含む。コントローラ(100)は、各種のセンサの検出信号に基づいて、冷凍装置(1)の各種の機器を制御する。
コントローラ(100)は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリデバイス(具体的には半導体メモリ)とを含む。コントローラ(100)は、各種のセンサの検出信号に基づいて、冷凍装置(1)の各種の機器を制御する。
図2に示すように、コントローラ(100)は、室外コントローラ(101)と、室内コントローラ(102)と、冷設コントローラ(103)とを有する。図1に示すように、室外コントローラ(101)は、熱源ユニット(10)に設けられる。室内コントローラ(102)は、空調ユニット(60)に設けられる。冷設コントローラ(103)は、冷設ユニット(70)に設けられる。室外コントローラ(101)は、室内コントローラ(102)及び冷設コントローラ(103)と通信可能である。
後述するように、本実施形態では、熱源ユニット(10)に設けられる室外コントローラ(101)によって、冷凍装置(1)の冷媒量判定が行われる。本開示では、室外コントローラ(101)を単に制御部(101)ということもある。
-運転動作-
冷凍装置(1)の運転動作について説明する。冷凍装置(1)の運転は、冷設運転、冷房運転、冷房冷設運転、暖房運転、暖房冷設運転を含む。
冷凍装置(1)の運転動作について説明する。冷凍装置(1)の運転は、冷設運転、冷房運転、冷房冷設運転、暖房運転、暖房冷設運転を含む。
冷設運転では、冷設ユニット(70)が庫内の空気を冷却し、空調ユニット(60)は停止する。冷房運転では、冷設ユニット(70)が停止し、空調ユニット(60)が室内を冷房する。冷房冷設運転では、冷設ユニット(70)が庫内の空気を冷却し、空調ユニット(60)が室内を冷房する。暖房運転では、冷設ユニット(70)が停止し、空調ユニット(60)が室内を暖房する。暖房冷設運転では、冷設ユニット(70)が庫内の空気を冷却し、空調ユニット(60)が室内を暖房する。
各運転の概要について図3~図7を参照しながら説明する。尚、図中において、冷媒が流れる方向を破線矢印で示すとともに冷媒の流れる流路を太くしている。図中において、放熱器として機能する熱交換器にハッチングを付し、蒸発器として機能する熱交換器にドットを付している。
〈冷設運転〉
図3に示す冷設運転では、コントローラ(100)が第1開閉弁(31)、第2開閉弁(32)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。コントローラ(100)は、第1圧縮機(21)を停止し、第2圧縮機(22)及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第1室外膨張弁(26)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。コントローラ(100)は、室内膨張弁(63)を閉じ、冷設膨張弁(73)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)及び冷設ファン(72)を運転し、室内ファン(62)を停止する。
図3に示す冷設運転では、コントローラ(100)が第1開閉弁(31)、第2開閉弁(32)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。コントローラ(100)は、第1圧縮機(21)を停止し、第2圧縮機(22)及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第1室外膨張弁(26)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。コントローラ(100)は、室内膨張弁(63)を閉じ、冷設膨張弁(73)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)及び冷設ファン(72)を運転し、室内ファン(62)を停止する。
冷設運転では、室外熱交換器(24)が放熱器として機能し、室内熱交換器(64)の機能が実質的に停止し、冷設熱交換器(74)が蒸発器として機能する冷凍サイクルが行われる。
具体的には、第2圧縮機(22)によって圧縮された冷媒は、中間冷却器(29)で冷却された後、第3圧縮機(23)に吸入される。第3圧縮機(23)によって臨界圧力以上まで圧縮された冷媒は、室外熱交換器(24)で放熱した後、第1室外膨張弁(26)を通過する。第1室外膨張弁(26)は、冷媒を臨界圧力より低い圧力まで減圧する。
亜臨界状態となった冷媒は、レシーバ(25)に流入する。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。
レシーバ(25)で分離された液冷媒は、冷却熱交換器(28)において、インジェクション流路(43)を流れる冷媒によって冷却される。インジェクション流路(43)の冷媒は、中間流路(18)に送られる。
冷却熱交換器(28)によって冷却された冷媒は、冷設ユニット(70)に送られる。冷設ユニット(70)に送られた冷媒は、冷設膨張弁(73)によって減圧された後、冷設熱交換器(74)で蒸発する。この結果、庫内の空気が冷却される。冷却熱交換器(28)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
〈冷房運転〉
図4に示す冷房運転では、コントローラ(100)が第1開閉弁(31)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第2開閉弁(32)、並びに第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。コントローラ(100)は、第2圧縮機(22)を停止し、第1圧縮機(21)及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第1室外膨張弁(26)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。コントローラ(100)は、冷設膨張弁(73)を閉じ、室内膨張弁(63)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)及び室内ファン(62)を運転し、冷設ファン(72)を停止する。
図4に示す冷房運転では、コントローラ(100)が第1開閉弁(31)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第2開閉弁(32)、並びに第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。コントローラ(100)は、第2圧縮機(22)を停止し、第1圧縮機(21)及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第1室外膨張弁(26)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。コントローラ(100)は、冷設膨張弁(73)を閉じ、室内膨張弁(63)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)及び室内ファン(62)を運転し、冷設ファン(72)を停止する。
冷房運転では、室外熱交換器(24)が放熱器として機能し、室内熱交換器(64)が蒸発器として機能し、冷設熱交換器(74)の機能が実質的に停止する冷凍サイクルが行われる。
具体的には、第1圧縮機(21)によって圧縮された冷媒は、中間冷却器(29)で冷却された後、第3圧縮機(23)に吸入される。第3圧縮機(23)によって臨界圧力以上まで圧縮された冷媒は、室外熱交換器(24)で放熱した後、第1室外膨張弁(26)を通過する。第1室外膨張弁(26)は、冷媒を臨界圧力より低い圧力まで減圧する。
亜臨界状態となった冷媒は、レシーバ(25)に流入する。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。
レシーバ(25)で分離された液冷媒は、冷却熱交換器(28)において、インジェクション流路(43)を流れる冷媒によって冷却される。インジェクション流路(43)の冷媒は、中間流路(18)に送られる。
冷却熱交換器(28)によって冷却された冷媒は、空調ユニット(60)に送られる。空調ユニット(60)に送られた冷媒は、室内膨張弁(63)によって減圧された後、室内熱交換器(64)で蒸発する。この結果、室内の空気が冷却される。室内熱交換器(64)で蒸発した冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入され、再び圧縮される。
〈冷房冷設運転〉
図5に示す冷房冷設運転では、コントローラ(100)が第1開閉弁(31)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第2開閉弁(32)、並びに第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。コントローラ(100)は、第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第1室外膨張弁(26)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。コントローラ(100)は、室内膨張弁(63)及び冷設膨張弁(73)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)、室内ファン(62)、及び冷設ファン(72)を運転する。
図5に示す冷房冷設運転では、コントローラ(100)が第1開閉弁(31)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第2開閉弁(32)、並びに第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。コントローラ(100)は、第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第1室外膨張弁(26)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。コントローラ(100)は、室内膨張弁(63)及び冷設膨張弁(73)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)、室内ファン(62)、及び冷設ファン(72)を運転する。
冷設冷設運転では、室外熱交換器(24)が放熱器として機能し、室内熱交換器(64)及び冷設熱交換器(74)が蒸発器として機能する冷凍サイクルが行われる。
具体的には、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)によって圧縮された冷媒は、中間冷却器(29)で冷却された後、第3圧縮機(23)に吸入される。第3圧縮機(23)によって臨界圧力以上まで圧縮された冷媒は、室外熱交換器(24)で放熱した後、第1室外膨張弁(26)を通過する。第1室外膨張弁(26)は、冷媒を臨界圧力より低い圧力まで減圧する。
亜臨界状態となった冷媒は、レシーバ(25)に流入する。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。
レシーバ(25)で分離された液冷媒は、冷却熱交換器(28)において、インジェクション流路(43)を流れる冷媒によって冷却される。インジェクション流路(43)の冷媒は、中間流路(18)に送られる。
冷却熱交換器(28)によって冷却された冷媒は、空調ユニット(60)及び冷設ユニット(70)に送られる。
空調ユニット(60)に送られた冷媒は、室内膨張弁(63)によって減圧された後、室内熱交換器(64)で蒸発する。この結果、室内の空気が冷却される。室内熱交換器(64)で蒸発した冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入され、再び圧縮される。
冷設ユニット(70)に送られた冷媒は、冷設膨張弁(73)によって減圧された後、冷設熱交換器(74)で蒸発する。この結果、庫内の空気が冷却される。冷却熱交換器(28)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
〈暖房運転〉
図6に示す暖房運転では、コントローラ(100)が第2開閉弁(32)、第3開閉弁(33)、及び第6開閉弁(36)を閉じ、第1開閉弁(31)及び/又は第5開閉弁(35)、並びに第4開閉弁(34)を開ける。コントローラ(100)は、第2圧縮機(22)を停止し、第1圧縮機(21)及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第2室外膨張弁(27)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第1室外膨張弁(26)を閉じる。コントローラ(100)は、冷設膨張弁(73)を閉じ、室内膨張弁(63)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)及び室内ファン(62)を運転し、冷設ファン(72)を停止する。
図6に示す暖房運転では、コントローラ(100)が第2開閉弁(32)、第3開閉弁(33)、及び第6開閉弁(36)を閉じ、第1開閉弁(31)及び/又は第5開閉弁(35)、並びに第4開閉弁(34)を開ける。コントローラ(100)は、第2圧縮機(22)を停止し、第1圧縮機(21)及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第2室外膨張弁(27)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第1室外膨張弁(26)を閉じる。コントローラ(100)は、冷設膨張弁(73)を閉じ、室内膨張弁(63)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)及び室内ファン(62)を運転し、冷設ファン(72)を停止する。
暖房運転では、室内熱交換器(64)が放熱器として機能し、室外熱交換器(24)が蒸発器として機能し、冷設熱交換器(74)の機能が実質的に停止する冷凍サイクルが行われる。
具体的には、第1圧縮機(21)によって圧縮された冷媒は、中間冷却器(29)で冷却された後、第3圧縮機(23)に吸入される。第3圧縮機(23)によって圧縮された冷媒は、空調ユニット(60)に送られる。
空調ユニット(60)に送られた冷媒は、室内熱交換器(64)で放熱する。この結果、室内の空気が加熱される。室内熱交換器(64)で放熱した冷媒は、レシーバ(25)に流入する。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。
レシーバ(25)で分離された液冷媒は、冷却熱交換器(28)において、インジェクション流路(43)を流れる冷媒によって冷却される。インジェクション流路(43)の冷媒は、中間流路(18)に送られる。
冷却熱交換器(28)によって冷却された冷媒は、第2室外膨張弁(27)によって減圧された後、室外熱交換器(24)で蒸発する。室外熱交換器(24)で蒸発した冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入され、再び圧縮される。
〈暖房冷設運転〉
図7に示す暖房冷設運転では、コントローラ(100)が第2開閉弁(32)、第3開閉弁(33)、及び第6開閉弁(36)を閉じ、第1開閉弁(31)及び/又は第5開閉弁(35)、並びに第4開閉弁(34)を開ける。コントローラ(100)は、第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第2室外膨張弁(27)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第1室外膨張弁(26)を閉じる。コントローラ(100)は、室内膨張弁(63)及び冷設膨張弁(73)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)、室内ファン(62)、及び冷設ファン(72)を運転する。
図7に示す暖房冷設運転では、コントローラ(100)が第2開閉弁(32)、第3開閉弁(33)、及び第6開閉弁(36)を閉じ、第1開閉弁(31)及び/又は第5開閉弁(35)、並びに第4開閉弁(34)を開ける。コントローラ(100)は、第1圧縮機(21)、第2圧縮機(22)、及び第3圧縮機(23)を運転する。コントローラ(100)は、第2室外膨張弁(27)及びインジェクション弁(46)を所定開度で開放し、第1室外膨張弁(26)を閉じる。コントローラ(100)は、室内膨張弁(63)及び冷設膨張弁(73)の開度を調節する。コントローラ(100)は、室外ファン(12)、室内ファン(62)、及び冷設ファン(72)を運転する。
暖房冷設運転では、室内熱交換器(64)が放熱器として機能し、室外熱交換器(24)及び冷設熱交換器(74)が蒸発器として機能する冷凍サイクルが行われる。
具体的には、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)によって圧縮された冷媒は、中間冷却器(29)で冷却された後、第3圧縮機(23)に吸入される。第3圧縮機(23)によって圧縮された冷媒は、空調ユニット(60)に送られる。
空調ユニット(60)に送られた冷媒は、室内熱交換器(64)で放熱する。この結果、室内の空気が加熱される。室内熱交換器(64)で放熱した冷媒は、レシーバ(25)に流入する。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。
レシーバ(25)で分離された液冷媒は、冷却熱交換器(28)において、インジェクション流路(43)を流れる冷媒によって冷却される。インジェクション流路(43)の冷媒は、中間流路(18)に送られる。
冷却熱交換器(28)によって冷却された冷媒の一部は、第2室外膨張弁(27)によって減圧された後、室外熱交換器(24)で蒸発する。室外熱交換器(24)で蒸発した冷媒は、第1圧縮機(21)に吸入され、再び圧縮される。
冷却熱交換器(28)によって冷却された冷媒の残部は、冷設ユニット(70)に送られる。冷設ユニット(70)に送られた冷媒は、冷設膨張弁(73)によって減圧された後、冷設熱交換器(74)で蒸発する。この結果、庫内の空気が冷却される。冷却熱交換器(28)で蒸発した冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入され、再び圧縮される。
-冷媒量判定のための運転動作-
冷凍装置(1)の運転は、冷媒量判定のための運転を含む。本実施形態では、前述の冷設運転、冷房運転、冷房冷設運転、暖房運転、又は暖房冷設運転の試運転(第1運転)を行った後、冷媒量判定のための運転(第2運転)を実施する。第1運転では、圧縮要素(20)を運転して利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る一方、第2運転では、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素(20)を運転して、冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する。
冷凍装置(1)の運転は、冷媒量判定のための運転を含む。本実施形態では、前述の冷設運転、冷房運転、冷房冷設運転、暖房運転、又は暖房冷設運転の試運転(第1運転)を行った後、冷媒量判定のための運転(第2運転)を実施する。第1運転では、圧縮要素(20)を運転して利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る一方、第2運転では、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素(20)を運転して、冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する。
第2運転の概要について図8を参照しながら説明する。尚、図中において、冷媒が流れる方向を破線矢印で示すとともに冷媒の流れる流路を太くしている。また、図中において、放熱器として機能する熱交換器にハッチングを付している。
図8に示す第2運転では、第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止させるために、室外コントローラ(101)は、第1ガス閉鎖弁(13)、第1液閉鎖弁(14)、第2ガス閉鎖弁(15)、及び第2液閉鎖弁(16)を閉じる。さらに、室外コントローラ(101)は、室内コントローラ(102)及び冷設コントローラ(103)を通じて、室内膨張弁(63)及び冷設膨張弁(73)つまり利用膨張弁(63,73)を全閉にするとともに、室内ファン(62)及び冷設ファン(72)を停止してもよい。
室外コントローラ(101)は、第1開閉弁(31)、第2開閉弁(32)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。室外コントローラ(101)は、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)つまり低段側圧縮機(21,22)を停止し、第3圧縮機(23)つまり高段側圧縮機(23)を運転する。室外コントローラ(101)は、第1室外膨張弁(26)及びガス抜き弁(42)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。室外コントローラ(101)は、室外ファン(12)を運転する。
第2運転では、室外熱交換器(24)が放熱器として機能し、室内熱交換器(64)及び冷設熱交換器(74)の機能が実質的に停止する。
具体的には、第3圧縮機(23)によって臨界圧力以上まで圧縮された冷媒は、室外熱交換器(24)で放熱した後、第1室外膨張弁(26)を通過する。第1室外膨張弁(26)は、冷媒を減圧する。
減圧された冷媒は、レシーバ(25)に流入する。レシーバ(25)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。
レシーバ(25)で分離されたガス冷媒は、ガス抜き管(41)を流れ、中間流路(18)つまり第3圧縮機(23)の第3吸入管(23a)に送られ、第3圧縮機(23)に吸入され、再び圧縮される。
以上のように、第2運転では、熱源ユニット(10)内で冷媒を高段側圧縮機(23)、室外熱交換器(熱源熱交換器)(24)、第1室外膨張弁(26)、ガス抜き管(接続配管)(41)、高段側圧縮機(23)の順に循環させながら、後述する方法によって冷媒量判定を行う。尚、第2運転における熱源ユニット(10)内での冷媒の循環の際に、室外熱交換器(24)での冷媒の放熱によって、レシーバ(25)に流入する冷媒の温度は徐々に低下する。
-冷媒量判定方法-
以下、図9~図13を参照しながら、本実施形態に係る冷凍装置の冷媒量判定方法について説明する。
以下、図9~図13を参照しながら、本実施形態に係る冷凍装置の冷媒量判定方法について説明する。
図9に示すように、まず、ステップS101において、室外コントローラ(制御部)(101)は、冷媒量過不足検知スイッチがONされたかどうか判定する。冷媒量過不足検知スイッチは、コントローラ(100)を構成するタッチパネル等の入力機器として構成されてもよい。
冷媒量過不足検知スイッチがONされた場合、ステップS102において、制御部(101)は、試運転(第1運転)が完了し且つ試運転終了後の経過時間が所定時間(例えば30分)以内かどうかを判定する。冷媒量過不足検知スイッチがONされていない場合は、ステップS101に戻る。
尚、制御部(101)は、試運転での冷媒の状態が安定したと判断したときに試運転を終了させてよい。試運転で冷媒の状態が安定したと判断する条件としては、例えば、「試運転を開始してから所定時間が経過したかどうか」、「利用ユニット(60,70)の吹き出し温度が所定温度以下かどうか(冷房の場合。暖房なら所定温度以上かどうか)」、「異常コードが出ていないかどうか」、「圧縮要素(20)の吸入管温度が所定の範囲内かどうか」などを用いてもよい。また、熱源ユニット(10)は、冷媒の状態量を検知する手段をさらに備え、当該手段により得られた値から、制御部(101)が前記のような条件を満たしたかどうかを判定してもよい。このようにすると、冷媒の状態量を検知する手段によって、冷媒回路(6)における冷媒の状態が安定したことを容易に判定できる。
試運転が完了し且つ試運転終了後の経過時間が所定時間以内であるとステップS102で判定された場合、ステップS103において、制御部(101)は、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止させる。一方、試運転が完了していないか、又は、試運転終了後の経過時間が所定時間を超えているとステップS102で判定された場合、ステップS101に戻る。
具体的には、ステップS103において、制御部(101)は、第1ガス閉鎖弁(13)、第1液閉鎖弁(14)、第2ガス閉鎖弁(15)、及び第2液閉鎖弁(16)を閉じる。また、制御部(101)は、室内コントローラ(102)及び冷設コントローラ(103)を通じて、室内膨張弁(63)及び冷設膨張弁(73)つまり利用膨張弁(63,73)を全閉にするとともに、室内ファン(62)及び冷設ファン(72)を停止する。これにより、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環が停止する。
次に、ステップS104において、制御部(101)は、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素(20)を運転して、冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させる。これにより、第2運転が開始される。
具体的には、ステップS104において、制御部(101)は、第1開閉弁(31)、第2開閉弁(32)、第4開閉弁(34)、及び第5開閉弁(35)を閉じ、第3開閉弁(33)及び/又は第6開閉弁(36)を開ける。また、制御部(101)は、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)つまり低段側圧縮機(21,22)を停止し、第3圧縮機(23)つまり高段側圧縮機(23)を運転する。また、制御部(101)は、第1室外膨張弁(26)及びガス抜き弁(42)を所定開度で開放し、第2室外膨張弁(27)を閉じる。さらに、制御部(101)は、室外ファン(12)を運転する。これにより、熱源ユニット(10)内で冷媒が高段側圧縮機(23)、室外熱交換器(熱源熱交換器)(24)、第1室外膨張弁(26)、ガス抜き管(接続配管)(41)、高段側圧縮機(23)の順に循環する。
次に、ステップS105において、制御部(101)は、高圧圧力(HP)、例えば、圧縮要素(20)の吐出圧力が亜臨界域にあるかどうか、言い換えると、高圧圧力(HP)が超臨界圧力未満であるか、又は超臨界圧力以上であるかを判定する。高圧圧力(HP)は、第4圧力センサ(84)により検出され、当該検出結果は、制御部(101)に送信される。
高圧圧力(HP)が亜臨界域にある(超臨界圧力未満である)とステップS105で判定された場合、後述するステップS106~S112の第1判定動作を行う。高圧圧力(HP)が亜臨界域にない(超臨界圧力以上である)とステップS105で判定された場合、後述するステップS201以降(図10~図12参照)の第2判定動作を行う。
<第1判定動作>
第1判定動作では、まず、ステップS106において、制御部(101)は、高圧圧力(HP)とレシーバ(25)の内部圧力(RP)とが実質的に等しいかどうかを判定する。レシーバ(25)の内部圧力(RP)は、第5圧力センサ(85)により検出され、当該検出結果は、制御部(101)に送信される。ステップS106での判定条件は、基本的には「レシーバ(25)の内部圧力(RP)=高圧圧力(HP)」であるが、実際上は測定誤差や冷媒状態の変動を考慮して「レシーバ(25)の内部圧力(RP)≒高圧圧力(HP)」を含むものとする。
第1判定動作では、まず、ステップS106において、制御部(101)は、高圧圧力(HP)とレシーバ(25)の内部圧力(RP)とが実質的に等しいかどうかを判定する。レシーバ(25)の内部圧力(RP)は、第5圧力センサ(85)により検出され、当該検出結果は、制御部(101)に送信される。ステップS106での判定条件は、基本的には「レシーバ(25)の内部圧力(RP)=高圧圧力(HP)」であるが、実際上は測定誤差や冷媒状態の変動を考慮して「レシーバ(25)の内部圧力(RP)≒高圧圧力(HP)」を含むものとする。
高圧圧力(HP)とレシーバ(25)の内部圧力(RP)とが実質的に等しくないとステップS106で判定された場合、ステップS107において、制御部(101)は、レシーバ(25)の内部圧力(RP)が高圧圧力(HP)に近づくように、第1室外膨張弁(26)の開度を段階的に調整する。ステップS107は、高圧圧力(HP)とレシーバ(25)の内部圧力(RP)とが実質的に等しいとステップS106で判定されるまで、繰り返し実施される。例えば、第2運転の開始時点でレシーバ(25)の内部圧力(RP)の過度な上昇を防止するために、第1室外膨張弁(26)を絞り気味にしていた場合、レシーバ(25)の内部圧力(RP)が高圧圧力(HP)と実質的に等しくなるまで、第1室外膨張弁(26)を開いていき、必要があれば、第1室外膨張弁(26)を全開にする。
高圧圧力(HP)とレシーバ(25)の内部圧力(RP)とが実質的に等しいとステップS107で判定された場合、ステップS108において、制御部(101)は、高圧圧力(HP)が所定の下限値よりも小さいかどうかを判定する。
高圧圧力(HP)が所定の下限値よりも小さいとステップS108で判定された場合、ステップS109において、制御部(101)は、冷媒量は不足であると判定する。
高圧圧力(HP)が所定の下限値よりも小さくないとステップS108で判定された場合、ステップS110において、制御部(101)は、高圧圧力(HP)が所定の上限値以上であるかどうかを判定する。
高圧圧力(HP)が所定の上限値以上であるとステップS110で判定された場合、ステップS111において、制御部(101)は、冷媒量は過充填であると判定する。
高圧圧力(HP)が所定の上限値以上ではないとステップS110で判定された場合、ステップS112において、制御部(101)は、冷媒量は適正量であると判定する。
尚、前述の所定の下限値及び所定の上限値はそれぞれ、外気温度(Ta)に基づいて決定してもよい。このようにすると、外気温度(Ta)を考慮して、冷媒量判定をより正確に行うことができる。
図13は、以上に説明した第1判定動作における冷媒量判定の基準を示す。図13の横軸は、外気温度(Ta)を示し、図13の縦軸は、高圧圧力(HP)、レシーバ(25)の内部圧力(RP)などの圧力を示す。図13に示すように、HPが亜臨界域にある場合、HPとRPとが実質的に等しいという条件において、HPが所定の範囲(HP下限値以上で且つHP上限値未満)内にあれば冷媒量が適正量と判定され、HPが所定の範囲よりも大きければ冷媒量が過充填と判定され、HPが所定の範囲よりも小さければ冷媒量が不足と判定される。
ステップS109、S111又はS112で冷媒量判定(第1判定動作)を行った後、ステップS113において、制御部(101)は、熱源ユニット(10)つまり高段側圧縮機(23)を停止させて第2運転を終了させる。
<第2判定動作>
HPが超臨界圧力以上であるとステップS105で判定された場合の第2判定動作では、図10に示すように、まず、ステップS201において、制御部(101)は、RPが超臨界圧力以下であるかどうか、具体的には、RPが超臨界圧力以下の第1圧力範囲内(例えば6.5MPa<RP<7.0MPa)にあるかどうかを判定する。
HPが超臨界圧力以上であるとステップS105で判定された場合の第2判定動作では、図10に示すように、まず、ステップS201において、制御部(101)は、RPが超臨界圧力以下であるかどうか、具体的には、RPが超臨界圧力以下の第1圧力範囲内(例えば6.5MPa<RP<7.0MPa)にあるかどうかを判定する。
RPが第1圧力範囲内にないとステップS201で判定された場合、ステップS202において、制御部(101)は、ガス抜き弁(42)の開度調整、及び/又は第3圧縮機(高段側圧縮機)(23)の回転数調整等によって、RPの調整を行う。続いて、ステップS203において、制御部(101)は、RPが第1圧力範囲内にあるかどうかを再判定する。ステップS202は、RPが第1圧力範囲内にあるとステップS203で判定されるまで、繰り返し実施される。
RPが第1圧力範囲内にあるとステップS201又はS203で判定された場合、ステップS204において、制御部(101)は、通常運転で実施される垂下制御を制限する。ここで、垂下制御とは、圧縮要素(20)のモータが過熱されている状態のまま、圧縮要素(20)の運転を長時間継続しないように、圧縮要素(20)の吐出管の温度が所定の垂下温度になると、運転を継続したまま圧縮要素(20)の回転数を強制的に減少させる制御をいう。
次に、ステップS205において、制御部(101)は、HPが所定の下限値よりも小さいかどうかを判定する。
HPが所定の下限値よりも小さいとステップS205で判定された場合、ステップS206において、制御部(101)は、冷媒量は不足であると判定する。
HPが所定の下限値よりも小さくないとステップS205で判定された場合、ステップS207において、制御部(101)は、HPが所定の上限値以上であり且つ外気温度(Ta)が保護温度よりも小さいかどうかを判定する。保護温度とは、安全確保のために圧縮要素(20)を停止させる温度である。所定の下限値及び所定の上限値はそれぞれ、外気温度(Ta)に基づいて決定してもよい。このようにすると、外気温度(Ta)を考慮して、冷媒量判定をより正確に行うことができる。
HPが所定の上限値以上であり且つTaが保護温度よりも小さいとステップS207で判定された場合、ステップS208において、制御部(101)は、冷媒量は過充填であると判定する。
HPが所定の上限値以上ではないか、又はTaが保護温度よりも小さくないとステップS207で判定された場合、ステップS209において、制御部(101)は、第1条件判定として、HPが所定の下限値以上で且つ所定の上限値未満であり、且つTaが保護温度よりも小さいかどうかを判定する。
HPが所定の下限値以上で且つ所定の上限値未満であり、且つTaが保護温度よりも小さいとステップS209の第1条件判定で判定された場合、ステップS210において、制御部(101)は、冷媒量は適正量であると判定する。
また、ステップS209において、制御部(101)は、第2条件判定として、HPが保護圧力値以下であり且つTaが保護温度以上であるかどうかを判定する。保護圧力値とは、安全確保のために圧縮要素(20)(高段側圧縮機(23))を停止させる圧力であり、例えば10.8MPaである。
HPが保護圧力値以下であり且つTaが保護温度以上であるとステップS209の第2条件判定で判定された場合、ステップS210において、制御部(101)は、冷媒量は適正量であると判定する。
図13に、以上に説明した第2判定動作における冷媒量判定の基準を示す。図13の横軸は、Taを示し、図13の縦軸は、HP、RPなどの圧力を示す。図13に示すように、HPが超臨界域にある場合、RPが超臨界圧力以下の第1圧力範囲内(例えば6.5MPa<RP<7.0MPa)にあるという条件において、HPが所定の範囲(HP下限値以上で且つHP上限値未満)よりも小さければ冷媒量が不足と判定され、Taが保護温度(具体的にはHP上限値が保護圧力値(HP保護値)に等しくなる保護上限温度)よりも低く且つHPが所定の範囲よりも大きければ冷媒量が過充填と判定され、Taが保護温度よりも低く且つHPが所定の範囲内にあれば冷媒量が適正量と判定される。また、Taが保護温度以上であっても、HPが所定の下限値以上で且つ保護圧力値(HP保護値)以下であれば冷媒量が適正量と判定される。
ステップS206、S208又はS210で冷媒量判定を行った後、ステップS211において、制御部(101)は、垂下制御の制限を解除する。続いて、ステップS212において、制御部(101)は、熱源ユニット(10)つまり高段側圧縮機(23)を停止させて第2運転を終了させる。
また、ステップS209で第1及び第2条件判定のいずれの条件も満たされなかった場合、言い換えると、HPが保護圧力値よりも大きく且つTaが保護温度以上である場合、後述するステップS301以降(図11参照)の第1高圧抑制動作、又は後述するステップS401以降(図12参照)の第2高圧抑制動作を行う。
<第1高圧抑制動作>
第1高圧抑制動作では、図11に示すように、まず、ステップS301において、制御部(101)は、メモリ等に保持するカウンタ(K)を0にリセットする。
第1高圧抑制動作では、図11に示すように、まず、ステップS301において、制御部(101)は、メモリ等に保持するカウンタ(K)を0にリセットする。
次に、ステップS302において、制御部(101)は、図8に示す運転状態で第5開閉弁(35)を開き、第1流路(C1)を通じて、空調ユニット(利用ユニット)(60)側の第1ガス連絡配管(3)に余剰の冷媒を逃がす。これにより、HPが低下する。
次に、ステップS303において、制御部(101)は、所定の時間(例えば5秒間)の経過後、第5開閉弁(35)を閉じる。これにより、空調ユニット(60)側の第1ガス連絡配管(3)への冷媒の移送が停止する。
次に、ステップS304において、制御部(101)は、カウンタ(K)の値を1つ増やしてメモリ等に記憶する。
次に、ステップS305において、制御部(101)は、HPが保護圧力値よりも大きいかどうかを判定する。
HPが保護圧力値よりも大きいとステップS305で判定された場合、ステップS302に戻る。
HPが保護圧力値以下であるとステップS305で判定された場合、ステップS306において、制御部(101)は、カウンタ(K)が所定数(例えば3)以上であるかどうかを判定する。
カウンタ(K)が所定数以上であるとステップS306で判定された場合、ステップS307において、制御部(101)は、冷媒量は過充填であると判定する。
カウンタ(K)が所定数以上ではないとステップS306で判定された場合、ステップS308において、制御部(101)は、冷媒量は適正量であると判定する。
図13に、以上に説明した第1高圧抑制動作における冷媒量判定の基準を示す。図13に示すように、HPが保護圧力値よりも大きく且つTaが保護温度以上である場合、空調ユニット(60)側の第1ガス連絡配管(3)に余剰の冷媒を逃がしてHPを保護圧力値以下とした上で、冷媒の余剰量が少なかった場合は冷媒量を適正量と判定し、それ以外は、冷媒量を過充填と判定する。
ステップS307又はS308で冷媒量判定を行った後、ステップS309において、制御部(101)は、垂下制御の制限を解除する。続いて、ステップS310において、制御部(101)は、熱源ユニット(10)つまり高段側圧縮機(23)を停止させて第2運転を終了させる。
<第2高圧抑制動作>
第2高圧抑制動作では、図12に示すように、まず、ステップS401において、制御部(101)は、メモリ等に保持するカウンタ(K)を0にリセットする。
第2高圧抑制動作では、図12に示すように、まず、ステップS401において、制御部(101)は、メモリ等に保持するカウンタ(K)を0にリセットする。
次に、ステップS402において、制御部(101)は、例えば高段側圧縮機(23)の回転数を下げることによって、高段側圧縮機(23)の吸入圧力(中間圧力(MP))の目標値を所定の値(例えば0.5MPa)だけ低下させる。これにより、HPが低下する。
次に、ステップS403において、制御部(101)は、カウンタ(K)の値を1つ増やしてメモリ等に記憶する。
次に、ステップS404において、制御部(101)は、HPが保護圧力値よりも大きいかどうかを判定する。
HPが保護圧力値よりも大きいとステップS404で判定された場合、ステップS402に戻る。
HPが保護圧力値以下であるとステップS404で判定された場合、ステップS405において、制御部(101)は、カウンタ(K)が所定数(例えば3)以上であるかどうかを判定する。
カウンタ(K)が所定数以上であるとステップS405で判定された場合、ステップS406において、制御部(101)は、冷媒量は過充填であると判定する。
カウンタ(K)が所定数以上ではないとステップS405で判定された場合、ステップS407において、制御部(101)は、冷媒量は適正量であると判定する。
図13に、以上に説明した第2高圧抑制動作における冷媒量判定の基準を示す。図13に示すように、HPが保護圧力値よりも大きく且つTaが保護温度以上である場合、高段側圧縮機(23)の吸入圧力(MP)の目標値を低下させてHPを保護圧力値以下とした上で、MPの目標値の低下分が少ない場合は冷媒量を適正量と判定し、それ以外は、冷媒量を過充填と判定する。
ステップS406又はS407で冷媒量判定を行った後、ステップS408において、制御部(101)は、垂下制御の制限を解除する。続いて、ステップS409において、制御部(101)は、熱源ユニット(10)つまり高段側圧縮機(23)を停止させて第2運転を終了させる。
-実施形態の特徴-
本実施形態の熱源ユニット(10)は、利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)及び制御部(室外コントローラ)(101)を備える。制御部(101)は、圧縮要素(20)を運転して利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転と、第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素(20)を運転して冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する第2運転とを行う。
本実施形態の熱源ユニット(10)は、利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)及び制御部(室外コントローラ)(101)を備える。制御部(101)は、圧縮要素(20)を運転して利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転と、第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素(20)を運転して冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する第2運転とを行う。
本実施形態の熱源ユニット(10)によると、利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止して、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させて冷媒量を判定する第2運転を行う。このため、冷媒量判定時における利用ユニット(60,70)等での冷媒状態の変動の影響を抑制できるので、判定結果における誤差を小さくできる。言い換えると、システム全体に冷媒を循環させて連絡配管内に内容積分の冷媒をとどめた状態で、熱源ユニット(10)内に残る冷媒量を過不足判定に用いるので、連絡配管の長さや利用ユニット(60,70)の設置環境などの周囲環境の影響に起因する誤差を抑制できる。また、現地の据付状況(連絡配管の仕様等)に関係無く、冷媒量の過不足判定を行うことができる。
尚、「第1運転」は、冷媒充填後の試運転を想定しているが、基本的には、例えば通常の冷房運転と同様の運転である。試運転を実施する季節や外気温度などによっては、暖房サイクルの試運転を行うこともある。第1運転で、利用ユニット(60,70)や連絡配管に冷媒を循環させることによって、利用ユニット(60,70)や連絡配管には適当な量の冷媒が存在することになる。この状態で第2運転に切り替え、利用ユニット(60,70)や連絡配管に適当な量の冷媒を溜めたまま、熱源ユニット(10)にだけ冷媒を循環させて冷媒量を判定することによって、前述の通り、判定精度の向上を図ることができる。
本実施形態の熱源ユニット(10)において、圧縮要素(20)は、低段側圧縮機(21,22)と、低段側圧縮機(21,22)が圧縮した冷媒を圧縮する高段側圧縮機(23)とを含んでもよい。熱源ユニット(10)は、熱源熱交換器(24)と、熱源熱交換器(24)の下流に設けられた膨張弁(第1室外膨張弁)(26)と、膨張弁(26)の下流側の配管(第1管)(40a)と高段側圧縮機(23)の吸入管(第3吸入管)(23a)とを繋ぐ接続配管(41)とをさらに備えてもよい。制御部(101)は、第1運転では低段側圧縮機(21,22)及び高段側圧縮機(23)を運転し、第2運転では低段側圧縮機(21,22)を停止し高段側圧縮機(23)を運転して、冷媒を高段側圧縮機(23)、熱源熱交換器(24)、膨張弁(26)、接続配管(41)、高段側圧縮機(23)の順に循環させてもよい。
このようにすると、第2運転で、利用ユニット(60,70)に対応する低段側圧縮機(21,22)を停止して高段側圧縮機(23)を運転するため、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させる構成とすることができる。
本実施形態の熱源ユニット(10)において、接続配管(41)には、冷媒容器(25)が設けられてもよい。接続配管(41)は、冷媒容器(25)のガス冷媒を高段側圧縮機(23)の吸入管(23a)に導入するガス抜き管(41)であってもよい。
このようにすると、例えば冷媒容器(25)がレシーバ(25)であれば、当該レシーバ(25)のガス抜き管(41)を接続配管(41)として利用できる。
本実施形態の熱源ユニット(10)において、制御部(101)は、第1運転での冷媒の状態が安定したと判断したときに第1運転を終了してもよい。
このようにすると、第1運転により冷媒回路における冷媒の状態を安定させてから、第2運転で冷媒量の判定を行うため、判定結果の精度が向上する。
本実施形態の熱源ユニット(10)において、制御部(101)は、第1運転の終了後、所定時間以内に前記第2運転を行ってもよい。
このようにすると、第1運転により冷媒回路における冷媒の状態を安定させたまま、第2運転で冷媒量の判定を行うことができる。
本実施形態の熱源ユニット(10)において、制御部(101)は、第2運転での高圧圧力(HP)が所定の範囲内にあれば冷媒量が適正量と判定してもよい。
このようにすると、HPが所定の範囲内にある場合に、冷媒量を適正と判断できる。
本実施形態の熱源ユニット(10)において、制御部(101)は、第2運転でのHPが所定の範囲よりも大きければ冷媒量が過充填と判定してもよい。
このようにすると、HPが所定の範囲よりも大きい場合に、冷媒量を過充填と判断できる。
本実施形態の熱源ユニット(10)において、制御部(101)は、第2運転でのHPが所定の範囲よりも小さければ冷媒量が不足と判定してもよい。
このようにすると、HPが所定の範囲よりも小さい場合に、冷媒量を不足と判断できる。
本実施形態の冷凍装置(1)は、以上に説明した熱源ユニット(10)と、利用ユニット(60,70)とを備える。
本実施形態の冷凍装置(1)によると、利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止して、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させて冷媒量を判定する第2運転を行う。このため、冷媒量判定時における利用ユニット(60,70)等での冷媒状態の変動を抑制できるので、判定結果における誤差を小さくできる。
本実施形態の冷凍装置(1)において、利用ユニット(60,70)は、利用熱交換器(64,74)と、利用熱交換器(64,74)の入口に設けられた利用膨張弁(63,73)とを備え、第2運転では利用膨張弁(63,73)が全閉にされてもよい。
このようにすると、第2運転において利用ユニット(60,70)の利用膨張弁(63,73)が全閉にされるため、利用ユニット(60,70)において冷媒の状態が変動することをより一層抑制できる。従って、冷媒量判定における誤差をより一層抑制できる。尚、第2運転では利用ユニット(60,70)に溜まっている冷媒の状態は回路的に変動しないはずであるが、利用膨張弁(63,73)を閉めておくことによって、冷媒の状態がより一層変動しにくい構成とすることができる。
本実施形態の冷凍装置の冷媒量判定方法は、利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)を備えた熱源ユニット(10)が設けられた冷凍装置(1)の冷媒量判定方法である。冷凍装置(1)の冷媒量判定方法は、圧縮要素(20)を運転して利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素(20)を運転して、冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する。
本実施形態の冷凍装置の冷媒量判定方法によると、利用ユニット(60,70)へ冷媒を送る第1運転の終了後、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止して、熱源ユニット(10)内で冷媒を循環させて冷媒量を判定する。このため、冷媒量判定時における利用ユニット(60,70)等での冷媒状態の変動を抑制できるので、判定結果における誤差を小さくできる。
ところで、従来、冷凍装置における冷媒充填量の過不足検知は、下記(1)又は(2)のように行われてきた。
(1)液配管に取付けたサイトグラスのシール状態に基づいて現地作業者が判断する。
(2)圧縮機の吸入管温度、吸入SH(過熱度)、吐出圧力(高圧HP)がそれぞれ目標範囲に入っていることを現地作業者が見極める。
(1)液配管に取付けたサイトグラスのシール状態に基づいて現地作業者が判断する。
(2)圧縮機の吸入管温度、吸入SH(過熱度)、吐出圧力(高圧HP)がそれぞれ目標範囲に入っていることを現地作業者が見極める。
しかしながら、(1)のサイトグラスを通じた目視による判断方法では、作業者の見方によって判定結果が左右され、例えば、不必要な冷媒の過充填が行われることがある。
また、(2)の判断方法では、高圧HPが周囲環境(例えば外気温度等)の影響を受けやすいため、特に冷媒量が多い場合(例えば連絡配管が長いために冷媒量が多い場合)冷媒状態の変動に起因して判定結果における誤差が大きくなる。
それに対して、以上に説明した本開示の熱源ユニットや冷凍装置では、利用ユニットにおける冷媒の循環を停止しつつ、圧縮要素を運転して冷媒量判定を行うため、冷媒状態の変動の影響を抑制することができる。
《その他の実施形態》
前記実施形態では、熱源ユニット(10)は、図1に示す構成を有した。しかし、熱源ユニット(10)の構成は、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させることができれば、特に限定されるものではない。例えば、圧縮要素(20)として、低段側圧縮機(21,22)及び高段側圧縮機(23)で構成された前記実施形態の2段圧縮構成に代えて、単段または3段以上の圧縮構成を用いてもよい。
前記実施形態では、熱源ユニット(10)は、図1に示す構成を有した。しかし、熱源ユニット(10)の構成は、利用ユニット(60,70)における冷媒の循環を停止しつつ、冷媒を熱源ユニット(10)内で循環させることができれば、特に限定されるものではない。例えば、圧縮要素(20)として、低段側圧縮機(21,22)及び高段側圧縮機(23)で構成された前記実施形態の2段圧縮構成に代えて、単段または3段以上の圧縮構成を用いてもよい。
また、前記実施形態では、冷媒として、二酸化炭素を用いた。しかし、冷媒は、二酸化炭素のような超臨界域で作動する冷媒に限定されない。二酸化炭素以外の他の冷媒を用いる場合、冷媒容器(25)として、レシーバ(25)に代えて、アキュームレータを設けてもよい。
また、前記実施形態では、「高圧圧力(冷凍装置(1)における冷媒回路(6)の高圧圧力)」として、「圧縮要素(20)(高段側圧縮機(23))の吐出圧力」を用いた。しかし、これに代えて、「熱源熱交換器(24)の凝縮圧力」、「熱源熱交換器(24)の温度相当飽和圧力」、又は「熱源熱交換器(24)から膨張弁(第1室外膨張弁)(26)までの液管(第1管(40a)の上流部分)の圧力」等を「高圧圧力」として用いてもよい。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第1」、「第2」、・・・という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
以上説明したように、本開示は、熱源ユニット、冷凍装置、及び冷凍装置の冷媒量判定方法について有用である。
1 冷凍装置
10 熱源ユニット
20 圧縮要素
21 低段側圧縮機(第1圧縮機)
22 低段側圧縮機(第2圧縮機)
23 高段側圧縮機(第3圧縮機)
23a 吸入管(第3吸入管)
24 熱源熱交換器(室外熱交換器)
25 冷媒容器(レシーバ)
26 膨張弁(第1室外膨張弁)
40a 配管(第1管)
41 接続配管(ガス抜き管)
42 ガス抜き弁
60 利用ユニット(空調ユニット)
63 利用膨張弁(室内膨張弁)
64 利用熱交換器(室内熱交換器)
70 利用ユニット(冷設ユニット)
73 利用膨張弁(冷設膨張弁)
74 利用熱交換器(冷設熱交換器)
101 制御部(室外コントローラ)
10 熱源ユニット
20 圧縮要素
21 低段側圧縮機(第1圧縮機)
22 低段側圧縮機(第2圧縮機)
23 高段側圧縮機(第3圧縮機)
23a 吸入管(第3吸入管)
24 熱源熱交換器(室外熱交換器)
25 冷媒容器(レシーバ)
26 膨張弁(第1室外膨張弁)
40a 配管(第1管)
41 接続配管(ガス抜き管)
42 ガス抜き弁
60 利用ユニット(空調ユニット)
63 利用膨張弁(室内膨張弁)
64 利用熱交換器(室内熱交換器)
70 利用ユニット(冷設ユニット)
73 利用膨張弁(冷設膨張弁)
74 利用熱交換器(冷設熱交換器)
101 制御部(室外コントローラ)
Claims (11)
- 利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)及び制御部(101)を備えた熱源ユニット(10)であって、
前記制御部(101)は、前記圧縮要素(20)を運転して前記利用ユニット(60,70)へ前記冷媒を送る第1運転と、前記第1運転の終了後、前記利用ユニット(60,70)における前記冷媒の循環を停止しつつ、前記圧縮要素(20)を運転して、前記冷媒を前記熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定する第2運転とを行うことを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項1の熱源ユニットにおいて、
前記圧縮要素(20)は、低段側圧縮機(21,22)と、前記低段側圧縮機(21,22)が圧縮した前記冷媒を圧縮する高段側圧縮機(23)とを含み、
前記熱源ユニット(10)は、熱源熱交換器(24)と、前記熱源熱交換器(24)の下流に設けられた膨張弁(26)と、前記膨張弁(26)の下流側の配管(40a)と前記高段側圧縮機(23)の吸入管(23a)とを繋ぐ接続配管(41)とをさらに備え、
前記制御部(101)は、前記第1運転では前記低段側圧縮機(21,22)及び前記高段側圧縮機(23)を運転し、前記第2運転では前記低段側圧縮機(21,22)を停止し前記高段側圧縮機(23)を運転して、前記冷媒を前記高段側圧縮機(23)、前記熱源熱交換器(24)、前記膨張弁(26)、前記接続配管(41)、前記高段側圧縮機(23)の順に循環させることを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項2の熱源ユニットにおいて、
前記接続配管(41)には、冷媒容器(25)が設けられ、
前記接続配管(41)は、前記冷媒容器(25)のガス冷媒を前記高段側圧縮機(23)の吸入管(23a)に導入するガス抜き管(41)であることを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項1~3のいずれか1項の熱源ユニットにおいて、
前記制御部(101)は、前記第1運転での前記冷媒の状態が安定したと判断したときに前記第1運転を終了することを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項1~4のいずれか1項の熱源ユニットにおいて、
前記制御部(101)は、前記第1運転の終了後、所定時間以内に前記第2運転を行うことを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項1~5のいずれか1項の熱源ユニットにおいて、
前記制御部(101)は、前記第2運転での高圧圧力が所定の範囲内にあれば冷媒量が適正量と判定することを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項1~6のいずれか1項の熱源ユニットにおいて、
前記制御部(101)は、前記第2運転での高圧圧力が所定の範囲よりも大きければ冷媒量が過充填と判定することを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項1~7のいずれか1項の熱源ユニットにおいて、
前記制御部(101)は、前記第2運転での高圧圧力が所定の範囲よりも小さければ冷媒量が不足と判定することを特徴とする熱源ユニット。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載の熱源ユニット(10)と、利用ユニット(60,70)とを備えることを特徴とする冷凍装置。
- 請求項9の冷凍装置において、
前記利用ユニット(60,70)は、利用熱交換器(64,74)と、前記利用熱交換器(64,74)の入口に設けられた利用膨張弁(63,73)とを備え、
前記第2運転において前記利用膨張弁(63,73)は全閉にされることを特徴とする冷凍装置。 - 利用ユニット(60,70)に接続され、冷媒を圧縮する圧縮要素(20)を備えた熱源ユニット(10)が設けられた冷凍装置(1)の冷媒量判定方法であって、
前記圧縮要素(20)を運転して前記利用ユニット(60,70)へ前記冷媒を送る第1運転の終了後、前記利用ユニット(60,70)における前記冷媒の循環を停止しつつ、前記圧縮要素(20)を運転して、前記冷媒を前記熱源ユニット(10)内で循環させて冷媒量を判定することを特徴とする冷凍装置の冷媒量判定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020194567A JP2022083236A (ja) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 熱源ユニット、冷凍装置、及び冷凍装置の冷媒量判定方法 |
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JP2020194567A Pending JP2022083236A (ja) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 熱源ユニット、冷凍装置、及び冷凍装置の冷媒量判定方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7481639B2 (ja) | 2022-06-24 | 2024-05-13 | ダイキン工業株式会社 | 熱源ユニット、および冷凍装置 |
WO2024181279A1 (ja) * | 2023-03-02 | 2024-09-06 | Smc株式会社 | 半導体製造装置用温調装置 |
-
2020
- 2020-11-24 JP JP2020194567A patent/JP2022083236A/ja active Pending
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