JP3646668B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
【0002】
本願発明は、セパレート型の冷凍装置に関し、さらに詳しくはセパレート型の冷凍装置における最適凝縮圧力制御に関するものである。
【従来の技術】
【0003】
圧縮機および凝縮器を具備した室外ユニットと、膨張弁および蒸発器を具備した室内ユニットとからなるセパレート型の冷凍装置は、従来から良く知られていた。
【0004】
上記のような構成の冷凍装置に場合、一般に外気温度によって凝縮圧力が大きく変化する。特に、冬季に外気温度が低くなると、凝縮圧力が著しく低下する。その結果、ある限界を超えて凝縮圧力が低下すると、膨張弁前後の圧力差が不足し、蒸発器への冷媒供給量が不足することとなり、冷却不良を起こすことがある。このような現象の対策としては、凝縮圧力や外気温度により凝縮器へ供給される室外ファンの風量を減少させたり、凝縮圧力調整弁を使うことにより凝縮圧力を上昇させる方法が採用されていた。
【0005】
ところで、室内ユニット側に膨張弁を持つセパレート型の冷凍装置で冷房運転を行う場合、室外ユニットより室内ユニットが上方に設置されていると、冷媒の位置ヘッド差により膨張弁の手前における冷媒圧力が低下するため、その圧力低下分を予め見込んで、凝縮圧力を制御するのが一般的である。
【0006】
従来の冷凍装置においては、室内ユニットが室外ユニットより上方に設置されることがあることを前提として、前記圧力低下分を見込んで凝縮圧力を制御することとされていた。つまり、室内ユニットが室外ユニットより相当高い位置に設置される場合であっても、膨張弁の前後で所定の圧力差が確保できるように、凝縮圧力の制御(例えば、凝縮圧力=12kg/cm2での制御)が行われることとなっていたのである。
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところが、室内ユニットは、室外ユニットより上方に設置されるとは限らず、同等の高さあるいは下方に設置される場合も多い。例えば、ビルに設置する場合には、屋上に室外ユニットが設置される場合が殆どであり、室外ユニットより下方に室内ユニットが位置することとなる。このような設置状態においては、凝縮圧力を高くしなくとも、膨張弁の前後に十分な圧力差を確保できる。にも拘わらず、前述したように、実際の冷凍装置においては、室内ユニットが室外ユニットより上方に設置される場合があることを想定して必要以上に高い凝縮圧力に制御することとなっているため、COPの悪化を招いてしまうという不具合が生ずる。例えば、膨張弁前の液冷媒の比重を1.2kg/lとすると、室内ユニットを室外ユニットに対して下方20mに設置した場合、上方20mに設置した場合に比べて凝縮圧力を4.8kg/cm2低く制御することが可能である。
【0008】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、室外ユニットと室内ユニットとの位置関係に対応して凝縮圧力の目標値を設定できるようにすることにより、最適凝縮圧力制御を可能ならしめることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1の発明では、上記課題を解決するための手段として、圧縮機1および凝縮器2を具備した室外ユニットXと、膨張弁3および蒸発器4を具備した室内ユニットYとからなる冷凍装置において、前記膨張弁3が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの前記凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設している。
【0010】
上記のように構成したことにより、膨張弁3が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットXと室内ユニットYとの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。
【0011】
請求項2の発明では、上記課題を解決するための手段として、圧縮機1および凝縮器2を具備した室外ユニットXと、膨張弁3および蒸発器4を具備した室内ユニットYとからなり、該室内ユニットYより下方位置に前記室外ユニットXを設置してなる冷凍装置において、前記膨張弁3の出口側に温度検出手段11を設けるとともに、前記温度検出手段11により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの前記凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設している。
【0012】
上記のように構成したことにより、膨張弁3の出口側に設けられた温度検出手段11により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットXより室内ユニットYが高い位置に設置されているときの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。
【発明の実施の形態】
【0013】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【0014】
第1の実施の形態
図1ないし図3には、本願発明の第1の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図が示されている。図1は室内ユニットYが室外ユニットXより高位(高低差H=20m)に設置された場合を示し、図2は室内ユニットYと室外ユニットXとが略同等の高さ(高低差H≒0m)に設置された場合を示し、図3は室内ユニットYが室外ユニットXより低位(高低差H=−10m)に設置された場合を示している。
【0015】
このセパレート型冷凍装置は、図1ないし図3に示すように、圧縮機1および室外ファン5を併設した空冷の凝縮器2を具備した室外ユニットXと、膨張弁3および蒸発器4を具備した室内ユニットYとを連絡用配管7,8で連絡してなる冷凍サイクルAを備えて構成されている。符号6は室内ファン、9は高圧圧力センサー、10は低圧圧力センサー、11,12は温度検出手段として作用するサーミスタである。
【0016】
前記冷凍サイクルAには、前記圧力センサー9,10およびサーミスタ11,12からの検出信号が入力され、前記圧縮機1、前記膨張弁3、前記室外ファン5および前記室内ファン6に制御信号を出力するコントローラ13が付設されている。
【0017】
本実施の形態においては、前記コントローラ13は、圧力センサー9,10およびサーミスタ11,12からの検出信号に基づいて各種演算処理を行い、前記圧縮機1、前記膨張弁3、前記室外ファン5および前記室内ファン6に制御信号を出力して最適な運転状態が得られるように作用することとなっている。また、このコントローラ13は、膨張弁3が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器2における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値となるように自動設定する凝縮圧力設定手段としての機能を有している。
【0018】
本実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。
【0019】
ステップS1において冷凍装置の運転が開始されたと判定されると、ステップS2において凝縮器2における凝縮圧力の目標値Tcsが初期値A0に設定される。ステップS3においてはTcs=A0となるように、室外ファン5の回転数制御が行われ、ステップS4においてはサーミスタ11,12により検出される温度T1,T2がコントローラ13に入力され、ステップS5においてこれらの温度差T2−T1>ΔTs=過熱度となるように膨張弁3の開度制御が行われる。そして、ステップS6において膨張弁3の開度が全開となっているか否かの判定がなされ、ここで否定判定されている間(換言すれば、膨張弁3の開度が全開となっていないと判定されている間)は、ステップS7において前記初期値A0→A0+1に変更してステップS3に戻り、以下の制御が繰り返されるが、ステップS6において肯定判定された場合には、ステップS8においてTcs=A0に決定される。つまり、この設置条件のもとでは、凝縮圧力の目標値TcsはA0となるのである。
【0020】
上記したように、本実施の形態においては、膨張弁3が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器2における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットXと室内ユニットYとの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。
【0021】
第2の実施の形態
図5には、本願発明の第2の実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御の内容を示すフローチャートが示されている。
【0022】
この場合、コントローラ13は、サーミスタ11により検出された冷媒温度が設定値(例えば、飽和状態にある冷媒温度)より低くなったことが検知されたときの凝縮器2における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段としての機能を有している。
【0023】
本実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御について、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
【0024】
ステップS1において冷凍装置の運転が開始されたと判定されると、ステップS2において凝縮器2における凝縮圧力の目標値Tcsが初期値A0に設定される。ステップS3においてはTcs=A0となるように、室外ファン5の回転数制御が行われ、ステップS4においてはサーミスタ11,12により検出される温度T1,T2がコントローラ13に入力され、ステップS5においてこれらの温度差T2−T1>ΔTs=過熱度となるように膨張弁3の開度制御が行われる。そして、ステップS6においてサーミスタ11の検出温度T1と設定値Ts(例えば、飽和状態にある冷媒温度)との比較がなされ、ここでT1≧Tsと判定されている間(換言すれば、蒸発器4に冷媒が到達していないと判定されている間)は、ステップS7において前記初期値A0→A0+1に変更してステップS3に戻り、以下の制御が繰り返されるが、ステップS6において肯定判定された場合(即ち、蒸発器4に冷媒が到達していると判定された場合)には、ステップS8においてTcs=A0に決定される。つまり、この設置条件のもとでは、凝縮圧力の目標値TcsはA0となるのである。
【0025】
上記したように、本実施の形態においては、凝縮圧力設定運転中において膨張弁3の出口側(換言すれば、蒸発器4の入口側)に設けられたサーミスタ11により検出された冷媒温度が設定値(例えば、飽和状態にある冷媒温度)より低くなったことが検知されたときの凝縮器2における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットXより室内ユニットYが高い位置に設置されているときの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。なお、この場合、室外ユニットXより低い位置に室内ユニットYが設置されている場合には、その位置関係を判別することはできないが、冷媒は、重力により蒸発器4へ速やかに到達することとなるので、凝縮圧力を上げる必要がないところから、問題とはならない。
【0026】
その他の構成は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【0027】
上記各実施の形態においては、凝縮器として室外ファンを併設した空冷凝縮器を用いて、凝縮圧力制御を室外ファンの回転数制御により行うようにしているが、空冷以外の凝縮器を採用することも可能であり、その場合の凝縮圧力制御は、他の方法とすることもできる。
【0028】
また、上記各実施の形態においては、凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値となるように設定するようにしているが、凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【0029】
請求項1の発明によれば、圧縮機1および凝縮器2を具備した室外ユニットXと、膨張弁3および蒸発器4を具備した室内ユニットYとからなる冷凍装置において、前記膨張弁3が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの前記凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設して、膨張弁3が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されるようにしたので、室外ユニットXと室内ユニットYとの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができるという効果がある。
【0030】
請求項2の発明によれば、圧縮機1および凝縮器2を具備した室外ユニットXと、膨張弁3および蒸発器4を具備した室内ユニットYとからなり、該室内ユニットYより下方位置に前記室外ユニットXを設置してなる冷凍装置において、前記膨張弁3の出口側に温度検出手段11を設けるとともに、前記温度検出手段11により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの前記凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設して、膨張弁3の出口側に設けられた温度検出手段11により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの凝縮器2における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されるようにしたので、室外ユニットXより室内ユニットYが高い位置に設置されているときの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】 本願発明の第1の実施の形態にかかる冷凍装置の一例を示すブロック回路図である。
【図2】 本願発明の第1の実施の形態にかかる冷凍装置の他の一例を示すブロック回路図である。
【図3】 本願発明の第1の実施の形態にかかる冷凍装置のもう一つの他の例を示すブロック回路図である。
【図4】 本願発明の第1の実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御の内容を示すフローチャートである。
【図5】 本願発明の第2の実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0032】
1は圧縮機、2は凝縮器、3は膨張弁、4は蒸発器、11は温度検出手段(サーミスタ)、13はコントローラ、Xは室外ユニット、Yは室内ユニット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]
The present invention relates to a separate refrigeration apparatus, and more particularly to optimum condensing pressure control in a separate refrigeration apparatus.
[Prior art]
[0003]
2. Description of the Related Art A separate-type refrigeration apparatus including an outdoor unit including a compressor and a condenser and an indoor unit including an expansion valve and an evaporator has been well known.
[0004]
In the case of the refrigeration apparatus configured as described above, the condensation pressure generally varies greatly depending on the outside air temperature. In particular, when the outside air temperature is lowered in winter, the condensation pressure is significantly reduced. As a result, when the condensing pressure decreases beyond a certain limit, the pressure difference before and after the expansion valve becomes insufficient, the refrigerant supply amount to the evaporator becomes insufficient, and cooling failure may occur. As measures against such a phenomenon, a method of reducing the air volume of the outdoor fan supplied to the condenser by the condensation pressure or the outside air temperature or increasing the condensation pressure by using a condensation pressure adjusting valve has been adopted.
[0005]
By the way, when performing a cooling operation with a separate refrigeration apparatus having an expansion valve on the indoor unit side, if the indoor unit is installed above the outdoor unit, the refrigerant pressure in front of the expansion valve is caused by the difference in position head of the refrigerant. In order to decrease, it is common to control the condensation pressure in anticipation of the pressure drop.
[0006]
In the conventional refrigeration apparatus, it is assumed that the condensation pressure is controlled in anticipation of the pressure drop, assuming that the indoor unit may be installed above the outdoor unit. In other words, even when the indoor unit is installed at a position considerably higher than the outdoor unit, the condensation pressure is controlled (for example, condensation pressure = 12 kg / cm 2) so that a predetermined pressure difference can be secured before and after the expansion valve. Control) was to be performed.
[Problems to be solved by the invention]
[0007]
However, the indoor unit is not necessarily installed above the outdoor unit, and is often installed at the same height or below. For example, when installed in a building, an outdoor unit is often installed on the roof, and the indoor unit is located below the outdoor unit. In such an installation state, a sufficient pressure difference can be secured before and after the expansion valve without increasing the condensation pressure. Nevertheless, as described above, in an actual refrigeration apparatus, the condensation pressure is controlled to be higher than necessary on the assumption that the indoor unit may be installed above the outdoor unit. For this reason, there arises a problem that the COP deteriorates. For example, when the specific gravity of the liquid refrigerant before the expansion valve is 1.2 kg / l, when the indoor unit is installed 20 m below the outdoor unit, the condensation pressure is 4.8 kg / l compared to when 20 m is installed above the outdoor unit. It is possible to control the cm 2 lower.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and enables optimal condensing pressure control by setting a target value of condensing pressure corresponding to the positional relationship between the outdoor unit and the indoor unit. It is for the purpose.
[Means for Solving the Problems]
[0009]
According to the first aspect of the present invention, as means for solving the above problems, a refrigeration apparatus comprising an outdoor unit X having a
[0010]
By configuring as described above, a value based on the condensation pressure in the
[0011]
In the invention of
[0012]
With the above configuration, the condensation pressure in the
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0013]
Hereinafter, some preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0014]
First Embodiment FIGS. 1 to 3 show refrigerant circuit diagrams of a refrigeration apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows the case where the indoor unit Y is installed higher than the outdoor unit X (height difference H = 20 m), and FIG. 2 shows that the indoor unit Y and the outdoor unit X are substantially the same height (height difference H≈0 m). 3 shows the case where the indoor unit Y is installed at a lower position than the outdoor unit X (height difference H = −10 m).
[0015]
As shown in FIGS. 1 to 3, this separate refrigeration apparatus includes an outdoor unit X including an air-cooled
[0016]
Detection signals from the
[0017]
In the present embodiment, the
[0018]
For condensation pressure setting control in the refrigeration apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0019]
If it is determined that the operation of the refrigeration apparatus is started in step S1, the target value Tcs of the condensing pressure in the
[0020]
As described above, in the present embodiment, the condensation pressure in the
[0021]
Second Embodiment FIG. 5 is a flowchart showing the contents of condensing pressure setting control in a refrigeration apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[0022]
In this case, the
[0023]
For condensation pressure setting control in the refrigeration apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0024]
If it is determined that the operation of the refrigeration apparatus is started in step S1, the target value Tcs of the condensing pressure in the
[0025]
As described above, in the present embodiment, the refrigerant temperature detected by the
[0026]
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0027]
In each of the above embodiments, an air-cooled condenser provided with an outdoor fan is used as a condenser, and the condensation pressure control is performed by controlling the rotational speed of the outdoor fan. In this case, the condensing pressure control can be performed by another method.
[0028]
In each of the above embodiments, the condensing pressure is set so as to be the target value in the condensing pressure control. However, the value based on the condensing pressure is set so as to be the target value in the condensing pressure control. You may do it.
【The invention's effect】
[0029]
According to the first aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus comprising the outdoor unit X having the
[0030]
According to invention of
[Brief description of the drawings]
[0031]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an example of a refrigeration apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block circuit diagram showing another example of the refrigeration apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block circuit diagram showing another example of the refrigeration apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing the content of condensing pressure setting control in the refrigeration apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of condensing pressure setting control in the refrigeration apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
[0032]
1 is a compressor, 2 is a condenser, 3 is an expansion valve, 4 is an evaporator, 11 is a temperature detecting means (thermistor), 13 is a controller, X is an outdoor unit, and Y is an indoor unit.
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