JP2023007844A - 冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法 - Google Patents
冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】低外気温度であっても熱効率を改善することができ、かつ必要な冷凍能力を得ることができる冷凍装置を提供する。
【解決手段】ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮機３から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラ５と、外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、ガスクーラ５によって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁７を介して導かれる蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、ガスクーラ５におけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う制御部と、を備えている。
【選択図】図１
【解決手段】ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機３と、圧縮機３から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラ５と、外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、ガスクーラ５によって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁７を介して導かれる蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、ガスクーラ５におけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う制御部と、を備えている。
【選択図】図１
Description
本開示は、冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法に関するものである。
特許文献１には、ＣＯ２（二酸化炭素）冷媒を用いた冷却回路が開示されている。同文献の冷却回路は、ガスクーラにおいてＣＯ２冷媒が超臨界となる超臨界モードと、亜臨界となる亜臨界モードとを切り換えて制御する。
しかし、超臨界モードとなるようにＣＯ２冷媒の高圧圧力を設定しても、外気温度がＣＯ２の臨界点に比べて低い外気温度の場合、ガスクーラで排熱が必要な排熱量に対してＣＯ２冷媒の高圧値が必要以上に大きくなるおそれがある。また、超臨界モードを得るために圧縮機の回転数を増加させているので、動力損失が大きくなる。これらによって、外気温度との関係で熱効率が低下する運転状態が存在する。
一方、蒸発器における目標蒸発温度は、蒸発器で発生した冷熱の利用先の要求によって決定される。そして、決定された目標蒸発温度の下で、所定の冷凍能力を得るために必要な冷媒の高低圧差を確保する必要がある。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低外気温度であっても熱効率を改善することができ、かつ必要な冷凍能力を得ることができる冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示の及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法は、以下の手段を採用する。
本開示の冷凍装置は、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラと、外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、ガスクーラによって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁を介して導かれる蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う制御部と、を備えている。
本開示の冷凍システムは、上記のいずれかに記載の冷凍装置と、前記ガスクーラから供給されたＣＯ２冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁から導かれたＣＯ２冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えている。
本開示の冷凍装置の制御方法は、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラと、を備えている冷凍装置の制御方法であって、外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、前記ガスクーラによって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁を介して導かれる蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、前記ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う。
低外気温度であっても熱効率を改善することができ、かつ必要な冷凍能力を得ることができる。
以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
本開示の冷凍システムは、コンデンシングユニット（冷凍装置）１と負荷器２とを備えている。図１に示すように、コンデンシングユニット１の冷媒回路が示されている。コンデンシングユニット１は、負荷器２に対して液冷媒を供給する。冷媒としては、ＣＯ２（二酸化炭素）が用いられる。ただし、ＣＯ２冷媒としては、ＣＯ２が１００％の単一冷媒に限定されるものではなく、主としてＣＯ２冷媒の性質を有する限度で主成分をＣＯ２とする混合冷媒であっても良い。
本開示の冷凍システムは、コンデンシングユニット（冷凍装置）１と負荷器２とを備えている。図１に示すように、コンデンシングユニット１の冷媒回路が示されている。コンデンシングユニット１は、負荷器２に対して液冷媒を供給する。冷媒としては、ＣＯ２（二酸化炭素）が用いられる。ただし、ＣＯ２冷媒としては、ＣＯ２が１００％の単一冷媒に限定されるものではなく、主としてＣＯ２冷媒の性質を有する限度で主成分をＣＯ２とする混合冷媒であっても良い。
負荷器２は、例えば、商品を冷却又は冷蔵して保存する冷蔵庫や冷凍庫、及び、商品を冷却又は冷蔵して陳列するショーケース等の冷蔵冷凍機器である。ただし、負荷器２は、冷熱を供給するものであれば良く、例えば空気調和機の室内機に用いられても良い。
図２に示すように、負荷器２は、コンデンシングユニット１から液冷媒の供給を受ける。負荷器２は、蒸発器６、低段膨張弁８、温度センサ（図示せず）等を備えている。蒸発器６に設定される目標蒸発温度は、例えばユーザによって設定され、図示しない制御部に格納される。なお、負荷器２は、互いに並列に複数設けられていても良い。
コンデンシングユニット１は、図１に示すように、圧縮機３と、ガスクーラ５と、高段膨張弁７と、中圧レシーバ９とを備えている。これら圧縮機３、ガスクーラ５、高段膨張弁７及び中圧レシーバ９は、冷媒配管によって連結されている。
圧縮機３は、負荷器２から吸入管１１によってアキュムレータ１３を介して供給された冷媒を圧縮する。吸入管１１は、アキュムレータ１３の入口側に低圧圧力センサ１２を備えており、圧縮機３の入口側に吸入管温度センサ１４を備えている。低圧圧力センサ１２及び吸入管温度センサ１４の計測値は、制御部に送信される。
圧縮機３は、２段圧縮機とされており、１段目の低段圧縮機と、２段目の高段圧縮機とを備えている。低段圧縮機は、アキュムレータ１３から導かれた吸入冷媒を中圧まで圧縮する。高段圧縮機は、低段圧縮機によって中圧まで圧縮された冷媒をさらに高圧まで圧縮する。低段圧縮機としては、例えばロータリ圧縮機が用いられ、高段圧縮機としては、例えばスクロール圧縮機が用いられる。低段圧縮機の排除容積は例えば１５ｃｃ／ｒｅｖとされ、高段圧縮機の排除容積は例えば１３ｃｃ／ｒｅｖとされる。圧縮機３のハウジング３ａ内は低段圧縮機から吐出された中圧冷媒で満たされている。
圧縮機３は、図示しない電動モータを備えており、インバータ制御によって回転数が可変とされている。圧縮機３の回転数は、制御部によって制御される。
圧縮機３のハウジング３ａには、ドーム下温度センサ４が設けられている。ドーム下温度センサ４の計測値は制御部に送信される。
ガスクーラ５には、圧縮機３から吐出された後に、オイルセパレータ１５を介して高圧高温の冷媒が供給される。ガスクーラ５は、例えばフィンチューブとされており、供給された高圧高温の冷媒と、ファン１７によって供給される空気とを熱交換し、冷媒を冷却する。本実施形態において、ガスクーラ５は、複数（本実施形態では二つ）が並列に設けられている。
高段膨張弁７は、中圧レシーバ９の入口側に設けられ、ガスクーラ５で冷却された冷媒を膨張させる。高段膨張弁７は、電子膨張弁とされ、制御部によって開度が制御される。
中圧レシーバ９は、高段膨張弁７で膨張された冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分離する。本実施形態において、中圧レシーバ９は、複数（本実施形態では二つ）が並列に設けられている。中圧レシーバ９には、送液管１９と、インジェクション回路２１とが接続されている。
中圧レシーバ９内で分離された液冷媒は、送液管１９を通して、外部の負荷器２に供給される。送液管１９には、過冷却コイル２３が設けられている。過冷却コイル２３では、送液管１９から分岐した分岐管２５を通り過冷却コイル用電子膨張弁２７によって膨張された冷媒と熱交換するようになっている。これにより、外部の負荷器２へ送られる液冷媒に過冷却が与えられる。過冷却コイル２３を通過した分岐管２５の下流端は、アキュムレータ１３に接続されている。
中圧レシーバ９内で分離されたガス冷媒は、インジェクション回路２１を介して圧縮機３のハウジング３ａ内に導かれる。インジェクション回路２１には、中圧圧力センサ３１と中圧吸入用電磁弁３３が設けられている。中圧圧力センサ３１の計測値は制御部に送信される。中圧吸入用電磁弁３３は制御部によって開閉が制御される。
オイルセパレータ１５は、圧縮機３の高段圧縮機の吐出側に接続された吐出管３５に設けられている。吐出管３５には、吐出温度センサ３７が設けられており、吐出温度センサ３７の計測値は制御部に送信される。オイルセパレータ１５は、吐出冷媒中に含まれる潤滑油を回収する。オイルセパレータ１５の底部には、油戻し管３９の上流端が接続されている。油戻し管３９の他端である下流端は、圧縮機３に接続されている。油戻し管３９には、オイル戻し用電磁弁４１と絞り手段としてのキャピラリ４３とが設けられている。制御部によってオイル戻し用電磁弁４１の開閉が制御される。
オイルセパレータ１５にて潤滑油が分離された高圧冷媒は、高圧ガス配管４５を介してガスクーラ５へと導かれる。高圧ガス配管４５には、上流側から順に、逆止弁４７と、高圧圧力センサ４９とが設けられている。また高圧ガス配管４５のガスクーラ５側にはガスクーラ入口温度センサ５１が設けられている。高圧圧力センサ４９及びガスクーラ入口温度センサ５１の計測値は制御部へと送信される。
コンデンシングユニット１は、外気温度を計測する外気温度センサ５３を備えている。外気温度センサ５３の計測値は制御部に送信される。
制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
上述した冷凍装置の動作について図３を参照しながら説明する。
＜超臨界制御＞
まず、冷凍装置の基本運転モードとして、超臨界制御について説明する。図３は、横軸が比エンタルピ、縦軸が圧力とされたｐ－ｈ線図であり、冷凍装置の動作が示されている。
＜超臨界制御＞
まず、冷凍装置の基本運転モードとして、超臨界制御について説明する。図３は、横軸が比エンタルピ、縦軸が圧力とされたｐ－ｈ線図であり、冷凍装置の動作が示されている。
超臨界制御は、図３において破線で示されており、ガスクーラ５において冷媒（ＣＯ２冷媒）が超臨界状態であることを意味する。図３において、一点鎖線がＣＯ２の飽和蒸気線及び飽和液腺を示しており、臨界点ＣＰ以上の高圧となるときに、ガスクーラ５においてＣＯ２が超臨界状態となる。
吸入管１１を介して導かれた冷媒が吸入圧力Ｐ１で圧縮機３の低段圧縮機に吸い込まれる（状態Ｓ１）。そして、吸入冷媒は、低段圧縮機にて中圧Ｐ２まで昇圧される（状態Ｓ２）。昇圧されて中圧Ｐ２とされた冷媒は、ハウジング３ａ内に吐出される。一方、ハウジング３ａ内には、インジェクション回路２１を介して中圧レシーバ９から導かれた中圧冷媒が導かれる。
ハウジング３ａ内の中圧冷媒は、高段圧縮機によって高圧Ｐ３まで昇圧される（状態Ｓ３）。昇圧された高圧冷媒は、吐出管３５を介してオイルセパレータ１５へ導かれて冷媒中の潤滑油が分離される。オイルセパレータ１５にて油が分離された冷媒は、高圧ガス配管４５を通りガスクーラ５へと導かれる。
ガスクーラ５では、ファン１７によって供給される空気（外気）と熱交換されることによって冷媒が冷却される（状態Ｓ４）。このとき、冷媒は超臨界状態である。
ガスクーラ５を出た冷媒は、高段膨張弁７によって中圧Ｐ２まで膨張させられて中圧レシーバ９へと導かれる。中圧レシーバ９から取り出された液冷媒は、送液管１９を通り過冷却コイル２３によって過冷却が付けられる（状態Ｓ５）。そして、液冷媒は外部の負荷器２へと送られる。
負荷器２では、液冷媒が低段膨張弁８で吸入圧力Ｐ１まで膨張させられ（状態Ｓ６）、蒸発器６へと送られる。蒸発器６では、負荷から熱を奪いつつ冷媒が蒸発し、ガス冷媒となる。蒸発器６で発生する蒸発潜熱が冷凍負荷として取り出される。蒸発器６を出たガス冷媒は、コンデンシングユニット１へ返送され、吸入管１１を介して再び圧縮機３へと送られる。
＜亜臨界制御＞
亜臨界制御は、図３において実線で示されており、ガスクーラ５において冷媒（ＣＯ２冷媒）が亜臨界状態であることを意味する。すなわち、亜臨界制御では、高圧Ｐ３’が臨界点ＣＰよりも低い圧力とされており、ガスクーラ５では気液二相状態となる。
亜臨界制御でのｐ－ｈ線図上での動作は、高圧Ｐ３’が超臨界制御と異なるだけでその他は同様なので説明を省略する。
亜臨界制御は、図３において実線で示されており、ガスクーラ５において冷媒（ＣＯ２冷媒）が亜臨界状態であることを意味する。すなわち、亜臨界制御では、高圧Ｐ３’が臨界点ＣＰよりも低い圧力とされており、ガスクーラ５では気液二相状態となる。
亜臨界制御でのｐ－ｈ線図上での動作は、高圧Ｐ３’が超臨界制御と異なるだけでその他は同様なので説明を省略する。
＜切替制御＞
次に、図４を用いて、超臨界制御から亜臨界制御に切り替える切替制御について説明する。
超臨界制御での運転中（ステップ１０１）に、外気温度センサ５３で計測した温度が第１所定温度未満となり（ステップ１０２）、かつ、目標蒸発温度が第２所定温度以下（ステップ１０３）の場合には、制御部の指令によって、ステップ１０４以降の亜臨界制御に切り替える。
次に、図４を用いて、超臨界制御から亜臨界制御に切り替える切替制御について説明する。
超臨界制御での運転中（ステップ１０１）に、外気温度センサ５３で計測した温度が第１所定温度未満となり（ステップ１０２）、かつ、目標蒸発温度が第２所定温度以下（ステップ１０３）の場合には、制御部の指令によって、ステップ１０４以降の亜臨界制御に切り替える。
第１所定温度としては、例えば１８℃とされる。ただし、第１所定温度は、冷凍システムの容量等によって変化し、ＣＯ２の臨界温度（３１．１℃）未満で、かつ冷凍システムの熱効率が超臨界制御よりも高くなる温度に設定される。第１所定温度は、例えば、予め試験運転やシミュレーションによって決定される。外気温度が第１所定温度以上とされた場合には、ステップ１０２からステップ１０１に戻り超臨界制御が維持される。
第２所定温度としては、例えば－１０℃とされる。第２所定温度は、ユーザによって設定される温度であり、制御部に目標値として設定される。目標蒸発温度が第２所定温度よりも高い場合には、高低圧差が少なく、膨張弁の口径が不足したり、圧縮機が運転中に必要な差圧を確保できない。この場合は、ステップ１０３からステップ１０１に戻り超臨界制御が維持される。
ステップ１０３にて目標蒸発温度が第２所定温度以下とされて亜臨界制御に切り替える場合には、ステップ１０４へ進み、制御部は高圧目標値を亜臨界に設定する。具体的には、図３に示したように、制御部は、高圧Ｐ３から高圧Ｐ３’へと高圧目標値を設定する。設定値である高圧目標値は、制御部に格納される。
そして、ステップ１０５へ進み、制御部の指令によってファン１７の回転数を調整する。ＣＯ２冷媒が亜臨界で運転されている場合は、超臨界で運転している場合に比べて圧縮機の仕事が低下するために、ガスクーラによる排熱量も小さくなる。消費電力は圧縮機とファンの仕事によって決まるため、消費電力が小さくなるファン回転数となるように調整する。
なお、超臨界制御に対し亜臨界制御では、ガスクーラ５における圧力が高圧Ｐ３から高圧Ｐ３’に下がり、また中圧Ｐ２も下がる傾向にある。中圧Ｐ２の低下に伴い圧縮機３内の温度が下がるため圧縮機３内の油温が低下する。油温が低下すると、冷媒が溶け込みやすくなり希釈率が上がる。希釈率が上がると油の粘度が低下し油膜が確保できず、摺動部の破損につながるおそれがある。本実施形態では、油温を確保するためドーム下温度センサ４の計測値から得られるドーム下過熱度（＝ドーム下温度－中圧飽和温度）に閾値を設け、閾値外となった場合には圧縮機３を停止する保護制御を行う。この保護制御によって圧縮機３の保護が行われるだけでなく、液冷媒が圧縮機３の吸入側に吸い込まれる液バックを防止することができる。
以上説明した本実施形態の作用効果は以下の通りである。
外気温度がＣＯ２の臨界点ＣＰよりも低い第１所定温度（例えば－１８℃）未満となった場合に、ガスクーラ５におけるＣＯ２冷媒が超臨界となるように運転してもＣＯ２冷媒の高低圧差が必要以上に大きくなり熱効率が低下するおそれがある。そこで、蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度（例えば－１０℃）以下とされ、ＣＯ２冷媒の高低圧差が確保できる場合には、ガスクーラ５におけるＣＯ２冷媒を亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を下げるように設定し、圧縮機３の負荷を減らすことによって熱効率の良い運転を実現することができる。
外気温度がＣＯ２の臨界点ＣＰよりも低い第１所定温度（例えば－１８℃）未満となった場合に、ガスクーラ５におけるＣＯ２冷媒が超臨界となるように運転してもＣＯ２冷媒の高低圧差が必要以上に大きくなり熱効率が低下するおそれがある。そこで、蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度（例えば－１０℃）以下とされ、ＣＯ２冷媒の高低圧差が確保できる場合には、ガスクーラ５におけるＣＯ２冷媒を亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を下げるように設定し、圧縮機３の負荷を減らすことによって熱効率の良い運転を実現することができる。
ＣＯ２冷媒が亜臨界で運転されている場合は、超臨界で運転している場合に比べて蒸発器における吸熱量が相対的に小さくなるので、ガスクーラ５における排熱量も小さくなる。そこで、ファン１７の回転数を調整することによって排熱量を減少させて熱バランスをとることができる。
以上説明した各実施形態に記載の冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法は、例えば以下のように把握される。
本開示の冷凍装置は、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機（３）と、圧縮機（３）から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラ（５）と、外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、ガスクーラによって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁（７，８）を介して導かれる蒸発器（６）における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う制御部と、を備えている。
外気温度がＣＯ２の臨界点よりも低い第１所定温度未満となった場合に、ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が超臨界となるように高圧で運転するとＣＯ２冷媒の高低圧差が必要以上に大きくなり熱効率が低下するおそれがある。そこで、蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされ、ＣＯ２冷媒の高低圧差が確保できる場合には、ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒を亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を下げるように設定して亜臨界制御を行い、圧縮機の負荷を減らすことによって熱効率の良い運転を実現する。
第１所定温度としては例えば１８℃が用いられ、第２所定温度としては例えば－１０℃が用いられる。
なお、ＣＯ２冷媒としては、ＣＯ２が１００％の単一冷媒に限定されるものではなく、主としてＣＯ２冷媒の性質を有する限度で主成分をＣＯ２とする混合冷媒であっても良い。
第１所定温度としては例えば１８℃が用いられ、第２所定温度としては例えば－１０℃が用いられる。
なお、ＣＯ２冷媒としては、ＣＯ２が１００％の単一冷媒に限定されるものではなく、主としてＣＯ２冷媒の性質を有する限度で主成分をＣＯ２とする混合冷媒であっても良い。
本開示の冷凍装置では、前記制御部は、外気温度が前記第１所定温度以上の場合には、前記ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が超臨界となるように前記高圧目標値を設定して超臨界制御を行う。
外気温度が第１所定温度以上の場合には、必要とされるガスクーラの排熱量に見合った高低圧差を得るために高圧目標値を増加させてＣＯ２冷媒を超臨界で運転することとする。
本開示の冷凍装置では、前記ガスクーラに冷却空気を供給するファン（１７）を備え、前記制御部は、前記亜臨界制御を行う場合に、前記ファンの回転数を調整する。
ＣＯ２冷媒が亜臨界で運転されている場合は、超臨界で運転している場合に比べて圧縮機の仕事が低下するために、ガスクーラによる排熱量も小さくなる。消費電力は圧縮機とファンの仕事によって決まるため、消費電力が小さくなるファン回転数となるように調整する。
本開示の冷凍装置では、前記圧縮機は、前記蒸発器から導かれた冷媒を中圧まで圧縮する低段圧縮機と、該低段圧縮機によって中圧まで圧縮された冷媒を吸入して高圧まで圧縮する高段圧縮機とを備え、前記制御部は、前記高段圧縮機の吐出圧力が前記高圧目標値となるように制御する。
圧縮機が低段圧縮機と高段圧縮機を備えた２段圧縮機の場合には、高段圧縮機の吐出圧力が高圧目標値となるように制御する。
本開示の冷凍システムは、上記のいずれかに記載の冷凍装置と、前記ガスクーラから供給されたＣＯ２冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁から導かれたＣＯ２冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備えている。
本開示の冷凍装置の制御方法は、ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラと、を備えている冷凍装置の制御方法であって、外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、前記ガスクーラによって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁を介して導かれる蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、前記ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う。
１ コンデンシングユニット（冷凍装置）
２ 負荷器
３ 圧縮機
３ａ ハウジング
４ ドーム下温度センサ
５ ガスクーラ
６ 蒸発器
７ 高段膨張弁
８ 低段膨張弁
９ 中圧レシーバ
１１ 吸入管
１２ 低圧圧力センサ
１３ アキュムレータ
１４ 吸入管温度センサ
１５ オイルセパレータ
１７ ファン
１９ 送液管
２１ インジェクション回路
２３ 過冷却コイル
２５ 分岐管
２７ 過冷却コイル用電子膨張弁
３１ 中圧圧力センサ
３３ 中圧吸入用電磁弁
３５ 吐出管
３７ 吐出温度センサ
３９ 油戻し管
４１ オイル戻し用電磁弁
４３ キャピラリ
４５ 高圧ガス配管
４７ 逆止弁
４９ 高圧圧力センサ
５１ ガスクーラ入口温度センサ
５３ 外気温度センサ
ＣＰ 臨界点
Ｐ１ 吸入圧力
Ｐ２ 中圧
Ｐ３ 高圧（超臨界）
Ｐ３’ 高圧（亜臨界）
２ 負荷器
３ 圧縮機
３ａ ハウジング
４ ドーム下温度センサ
５ ガスクーラ
６ 蒸発器
７ 高段膨張弁
８ 低段膨張弁
９ 中圧レシーバ
１１ 吸入管
１２ 低圧圧力センサ
１３ アキュムレータ
１４ 吸入管温度センサ
１５ オイルセパレータ
１７ ファン
１９ 送液管
２１ インジェクション回路
２３ 過冷却コイル
２５ 分岐管
２７ 過冷却コイル用電子膨張弁
３１ 中圧圧力センサ
３３ 中圧吸入用電磁弁
３５ 吐出管
３７ 吐出温度センサ
３９ 油戻し管
４１ オイル戻し用電磁弁
４３ キャピラリ
４５ 高圧ガス配管
４７ 逆止弁
４９ 高圧圧力センサ
５１ ガスクーラ入口温度センサ
５３ 外気温度センサ
ＣＰ 臨界点
Ｐ１ 吸入圧力
Ｐ２ 中圧
Ｐ３ 高圧（超臨界）
Ｐ３’ 高圧（亜臨界）
Claims (6)
- ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラと、
外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、前記ガスクーラによって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁を介して導かれる蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、前記ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う制御部と、
を備えている冷凍装置。 - 前記制御部は、外気温度が前記第１所定温度以上の場合には、前記ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が超臨界となるように前記高圧目標値を設定して超臨界制御を行う請求項１に記載の冷凍装置。
- 前記ガスクーラに冷却空気を供給するファンを備え、
前記制御部は、前記亜臨界制御を行う場合に、前記ファンの回転数を調整する請求項１又は２に記載の冷凍装置。 - 前記圧縮機は、前記蒸発器から導かれた冷媒を中圧まで圧縮する低段圧縮機と、該低段圧縮機によって中圧まで圧縮された冷媒を吸入して高圧まで圧縮する高段圧縮機とを備え、
前記制御部は、前記高段圧縮機の吐出圧力が前記高圧目標値となるように制御する請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。 - 請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置と、
前記ガスクーラから供給されたＣＯ２冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁から導かれたＣＯ２冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備えている冷凍システム。 - ＣＯ２冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出されたＣＯ２冷媒を冷却するガスクーラと、
を備えている冷凍装置の制御方法であって、
外気温度がＣＯ２冷媒の臨界点よりも低い第１所定温度未満で、かつ、前記ガスクーラによって冷却されたＣＯ２冷媒が膨張弁を介して導かれる蒸発器における目標蒸発温度が第２所定温度以下とされた場合に、前記ガスクーラにおけるＣＯ２冷媒が亜臨界となるようにＣＯ２冷媒の高圧目標値を設定して亜臨界制御を行う冷凍装置の制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021110944A JP2023007844A (ja) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法 |
| EP22181615.0A EP4113035B1 (en) | 2021-07-02 | 2022-06-28 | Freezing device, freezing system, and control method of freezing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021110944A JP2023007844A (ja) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023007844A true JP2023007844A (ja) | 2023-01-19 |
| JP2023007844A5 JP2023007844A5 (ja) | 2024-07-03 |
Family
ID=82404256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021110944A Pending JP2023007844A (ja) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 冷凍装置及び冷凍システム並びに冷凍装置の制御方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4113035B1 (ja) |
| JP (1) | JP2023007844A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003019085A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | Mærsk Container Industri A/S | A vapour-compression-cycle device |
| CN100520225C (zh) | 2005-02-18 | 2009-07-29 | 卡里尔公司 | 用于控制断续超临界运行制冷回路中的高压的方法 |
-
2021
- 2021-07-02 JP JP2021110944A patent/JP2023007844A/ja active Pending
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2022
- 2022-06-28 EP EP22181615.0A patent/EP4113035B1/en active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4113035C0 (en) | 2023-09-27 |
| EP4113035B1 (en) | 2023-09-27 |
| EP4113035A1 (en) | 2023-01-04 |
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