JP4476946B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
この発明は冷凍装置に関するものである。特に過冷却用のユニットが設けられた室外側装置の冷凍能力制御に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus. In particular, the present invention relates to refrigeration capacity control of an outdoor device provided with a unit for supercooling.
近年、空調分野においては、例えばコンピュータ等の機器の増大により空気調和装置の冷房負荷が増大している。例えば、冷凍能力(単位時間あたりに除去できる熱量(仕事量))ができる限り損失しないようにするため、凝縮器と減圧器の間の液配管(冷媒経路)上に過冷却ユニットを設け、凝縮器が液体にした冷媒の熱をさらに奪って過冷却(サブクール)した上で蒸発器(冷却器)側に送りこみ、冷凍能力を高めた空気調和装置がある(例えば特許文献1参照)。このような空気調和装置では、室外側の冷凍機が有する圧縮機だけでまかなえない冷凍能力が必要であると判断すると過冷却ユニットの運転を開始(始動)させる。そして必要がなければ運転を停止させる(以下、運転の開始、停止を発停という)。 In recent years, in the air conditioning field, for example, the cooling load of an air conditioner has increased due to an increase in devices such as computers. For example, in order to avoid losing as much as possible the refrigeration capacity (the amount of heat (work) that can be removed per unit time), a supercooling unit is installed on the liquid pipe (refrigerant path) between the condenser and the decompressor. There is an air conditioner in which the heat of the refrigerant made into liquid by the cooler is further subcooled and sent to the evaporator (cooler) side to increase the refrigeration capacity (see, for example, Patent Document 1). In such an air conditioner, when it is determined that a refrigerating capacity that cannot be provided only by the compressor of the outdoor refrigerator, the operation of the supercooling unit is started (started). If not necessary, the operation is stopped (hereinafter, the start and stop of the operation are referred to as start / stop).
一方、空調分野よりも低い中低温(冷蔵、冷凍)分野で用いられている、食品等を冷凍、冷蔵するための冷凍装置においても、空気調和装置と同様、例えば店舗拡張等により冷凍負荷が増大する傾向にある。そこで、冷凍装置にも過冷却ユニットを設けると都合がよい。
上記のような装置では、過冷却ユニットには別の冷媒回路が設けられ、冷媒が循環している。そのため、COP(成績係数)の向上等による省エネルギを図るためには、過冷却ユニットにおける冷凍能力も考慮し、それぞれの冷媒回路における運転制御を効率よく行う必要がある。また、その上で、このような運転制御を行う際、さらに結露等の環境的な条件に合わせた運転制御を行えるようにすると、例えば、その条件に対する対策を設備面で行う必要がなく、設備コストを抑えること等が期待できる。 In the apparatus as described above, another refrigerant circuit is provided in the supercooling unit, and the refrigerant circulates. Therefore, in order to save energy by improving COP (coefficient of performance), it is necessary to efficiently perform operation control in each refrigerant circuit in consideration of the refrigeration capacity in the supercooling unit. In addition, when performing such operation control, if it is possible to perform operation control in accordance with environmental conditions such as dew condensation, for example, there is no need to take measures against the conditions in terms of equipment, It can be expected to reduce costs.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、特に冷凍能力に着目して、室外側装置を制御して効率のよい運転、信頼性を向上させるための運転を行う冷凍装置を提供するものである。さらに、運転する環境条件に応じて効率、信頼性を考慮した運転を行えるような冷凍装置を提供する。 The present invention has been made in order to solve such a problem, in view of the particular refrigeration capacity, efficient operation by controlling the chamber outside side device, refrigeration for performing operation for improving the reliability A device is provided. Furthermore, a refrigeration apparatus capable of operating in consideration of efficiency and reliability according to the operating environmental conditions is provided.
本発明に係る冷凍装置は、主冷媒の循環量を制御して主冷媒回路における単位時間あたりの冷凍能力を制御する冷凍機ユニットと、過冷却用冷媒の循環量を制御して主冷媒を過冷却するための過冷却用冷媒回路における単位時間あたりの冷凍能力を制御する過冷却ユニットと、過冷却ユニットによる冷凍能力の上限を決定し、また冷凍機ユニットの冷凍能力と過冷却ユニットとの冷凍能力の和が所定値を超えないように、冷凍機ユニットによる冷凍能力を決定する制御手段とを備えるものである。
The refrigeration apparatus according to the present invention controls a refrigerating unit that controls the refrigerating capacity per unit time in the main refrigerant circuit by controlling the circulation amount of the main refrigerant, and controls the recirculation amount of the supercooling refrigerant to allow the main refrigerant to flow. A subcooling unit for controlling the refrigerating capacity per unit time in the subcooling refrigerant circuit for cooling, and an upper limit of the refrigerating capacity by the subcooling unit are determined, and the refrigerating capacity of the refrigerating machine unit and the freezing of the subcooling unit are determined. as the sum of the capacity does not exceed the predetermined value, in which a control means for determining a refrigerating capability of the refrigerator unit.
本発明によれば、制御手段が、冷凍機ユニットの冷凍能力と過冷却ユニットとの冷凍能力の和が所定値を超えないように制御するようにしたので、冷凍機ユニット及び過冷却ユニットによる室外側装置について省エネルギ化を図った運転制御を行うことができる。 According to the present invention, the control means controls so that the sum of the refrigerating capacity of the refrigerator unit and the refrigerating capacity of the supercooling unit does not exceed a predetermined value. Operation control for energy saving can be performed for the outer device.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る冷凍装置の構成を表す図である。図1において、冷凍装置は、室外側装置10と室内側装置20とを、ガス配管30及び液配管31により配管接続し、冷媒(例えばR404A。以下、ここでは主冷媒という)の循環を行っている。室外側装置(コンデンシングユニット)10は、主に冷凍機ユニット100及び過冷却ユニット110からなる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a refrigeration apparatus according to
そして、冷凍機ユニット100は、主として冷凍機側制御手段101、冷凍機側圧縮機102、冷凍機側凝縮器103及び冷凍機側液溜104で構成する。ここで、冷凍機側圧縮機102、冷凍機側凝縮器103及び後述する室内側膨張弁202、室内側蒸発器203を配管接続して主冷媒回路を構成している。
The refrigerator unit 100 mainly includes a refrigerator-side control means 101, a refrigerator-
図2は冷凍装置におけるデータ等を含む信号の流れを表した図である。例えばマイクロコンピュータのような処理手段を中心に装置構成した冷凍機側制御手段101は、冷凍機側圧縮機102の運転周波数制御、冷凍機側凝縮器ファン103Aの回転数等、冷凍機ユニット100内の各機器を制御する。特に本実施の形態においては、通信手段を有し、過冷却ユニット110が有する過冷却側制御手段111との間で、データを含む信号の送受信を行うことができる。そして、過冷却ユニット110の冷凍能力(過冷却側圧縮機112の運転周波数)に基づいて、冷凍機ユニット100の冷凍能力の上限(冷凍機側圧縮機102の最大運転周波数)を定める。各種センサから送信される温度、圧力等のデータを含む信号、指示のデータを含む信号等に基づいて、冷凍機ユニット100の運転制御を行う。
FIG. 2 is a diagram showing the flow of signals including data and the like in the refrigeration apparatus. For example, the refrigerator-side control means 101 configured mainly with processing means such as a microcomputer includes an operation frequency control of the refrigerator-
冷凍機側圧縮機102は、例えば運転周波数を任意に変化させることにより容量(単位時間あたりの冷媒を送り出す量)を変化させることができる、インバータ回路を備えた容量可変のインバータ圧縮機である。図1では1つとして記載しているが、例えば複数の圧縮機を並列に設けて容量を高めるようにしてもよい。冷凍機側圧縮機102は、冷凍機側制御手段101の指示に基づく運転周波数で運転(仕事)を行い、室外側ガス冷媒入口130、冷凍機ガス冷媒入口140を介して吸入した主冷媒(気体)を圧縮し、運転周波数に基づく任意の圧力を加えて送り出す(吐出する)。ここで、圧縮機の前段には液分離器(アキュムレータ)が設けられていることもある。冷凍機側凝縮器103は冷凍機側圧縮機102から送られた主冷媒(気体)が有する熱を発散して液化する。このとき、冷凍機側凝縮器ファン103Aが回転して空気の流れをつくり、主冷媒の熱を空気に奪わせる。冷凍機側液溜(受液器)104は、室外側装置10と室内側装置20との間の冷媒の需給調整を図るために、液化した主冷媒を一時的に溜める。液化した主冷媒は冷凍機液冷媒出口141から流出する。
The refrigerator-
ここで、本実施の形態の冷凍装置においては、外気温度を検知するための温度検知手段である温度センサ(サーミスタ)TS101が設けられているものとする。温度センサTS101が検知した外気温度は、冷凍機側制御手段101が各機器を制御するための判断材料となる。また、冷凍機側圧縮機102の吐出圧力を検知するための圧力センサPS101が設けられている。
Here, in the refrigeration apparatus of the present embodiment, it is assumed that a temperature sensor (thermistor) TS101 which is a temperature detection means for detecting the outside air temperature is provided. The outside air temperature detected by the temperature sensor TS101 becomes a judgment material for the refrigerator side control means 101 to control each device. Further, a pressure sensor PS101 for detecting the discharge pressure of the refrigerator-
冷凍機ユニット100から流出した主冷媒は、過冷却液冷媒入口150を介して、後述する過冷却ユニット110が有する過冷却側熱交換器115内に設けられた配管等の通路を通過する。過冷却ユニット110は、過冷却側制御手段111、過冷却側圧縮機112、過冷却側凝縮器113、過冷却側膨張弁114及び過冷却側熱交換器115で構成する。過冷却ユニット110は、過冷却側圧縮機112、過冷却側凝縮器113、過冷却側膨張弁114及び過冷却側熱交換器115を配管接続して、主冷媒とは別の冷媒(例えばR410A等。以下、過冷却用冷媒という)による過冷却用冷媒回路を構成し、過冷却用冷媒回路を循環させ、主冷媒と過冷却用冷媒との間で熱交換させて主冷媒を過冷却する。
The main refrigerant that has flowed out of the refrigerator unit 100 passes through a passage such as a pipe provided in the supercooling side heat exchanger 115 of the supercooling unit 110 described later via the supercooled
過冷却側制御手段111も、例えばマイクロコンピュータのような処理手段を中心に構成された装置である。過冷却側圧縮機112の運転周波数制御、過冷却側凝縮器ファン113Aの回転数、過冷却側膨張弁114の開度等、過冷却ユニット110内の各機器を制御する。特に本実施の形態においては、冷凍機側制御手段101と同様に通信手段(図示せず)を有しており、冷凍機側制御手段111との間で、データを含む信号の送受信を行うことができる。また、各種センサから送信される温度、圧力等のデータを含む信号等に基づいて、装置における環境を判断し、その環境における過冷却ユニット110の冷凍能力の上限を設定する。そして、設定した冷凍能力の上限に基づく、過冷却側圧縮機112の最大運転周波数を定め、その運転周波数を超えないように、過冷却ユニット110(過冷却側圧縮機112)の制御を行う。ここで、冷凍機側制御手段101は、記憶手段(図示せず)を有し、少なくとも環境条件を判断し、冷凍能力の上限を判断するための各種データ(例えば空気線図に関するデータ等)を記憶している。
The supercooling side control means 111 is also an apparatus mainly configured with processing means such as a microcomputer. Each device in the supercooling unit 110 is controlled such as the operation frequency control of the supercooling side compressor 112, the rotation speed of the supercooling
過冷却側圧縮機112も例えばインバータ圧縮機であり、運転周波数を制御することにより、過冷却用冷媒(気体)を吸入、圧縮し、任意の圧力で吐出することができる。過冷却側凝縮器113は過冷却側圧縮機112から送られた過冷却用冷媒が有する熱を奪って液化する。このとき、過冷却側凝縮器ファン113Aが回転して空気の流れをつくり、過冷却用冷媒の熱を空気に奪わせる。減圧器である過冷却側膨張弁114は、過冷却用冷媒の流れを制限等し、過冷却用冷媒に加わる圧力が、所定の圧力(低圧力)になるようにして過冷却側熱交換器115に過冷却用冷媒を供給する。本実施の形態では、過冷却側熱交換器115における過冷却用冷媒の蒸発温度を一定にするために、過冷却側制御手段111の制御に基づいて開度調整し、過冷却側熱交換器115に供給する冷媒の量を調整する。蒸発器(冷却器)である、例えば二重管熱交換器、プレート熱交換器等の過冷却側熱交換器115は、主冷媒と過冷却用冷媒との間で熱交換を行って主冷媒を過冷却し、過冷却液冷媒出口151から過冷却した冷媒を出す。ここではプレート熱交換器を用いるものとし、例えば主冷媒用の通路と過冷却用冷媒用の通路を設けて熱交換を行うものとする。過冷却側熱交換器115の通路を通過し、過冷却された主冷媒は、室外側液冷媒出口131を介して液配管31を通過し、室内側液冷媒入口210から室内側装置20に入る。
The supercooling side compressor 112 is also an inverter compressor, for example, and by controlling the operating frequency, the supercooling refrigerant (gas) can be sucked and compressed and discharged at an arbitrary pressure. The supercooling side condenser 113 takes the heat of the supercooling refrigerant sent from the supercooling side compressor 112 and liquefies it. At this time, the supercooling
ここで、本実施の形態の冷凍装置においては、過冷却側圧縮機112の吸入側の圧力、温度を検知するため、圧力検知手段である圧力センサPS111、温度検知手段である温度センサTS111が設けられている。また、主冷媒の通路の出口側にも温度センサTS112が設けられている。 Here, in the refrigeration apparatus of the present embodiment, in order to detect the pressure and temperature on the suction side of the subcooling side compressor 112, a pressure sensor PS111 as pressure detection means and a temperature sensor TS111 as temperature detection means are provided. It has been. A temperature sensor TS112 is also provided on the outlet side of the main refrigerant passage.
例えば、ショーケース、冷蔵庫、冷凍庫等に取り付けられた室内側装置20は、主として室内側制御手段201、減圧器となる室内側膨張弁202及び冷却器(熱交換器)である室内側蒸発器203で構成する。ここでは、店内にあるショーケース内に取り付けられているものとする(室内側制御手段201についてはショーケース内又は店内に設けられる)。図1では1の室内側装置20がガス配管30及び液配管31に配管接続しているが、複数の室内側装置20をガス配管30及び液配管31に接続してもよい。室内側制御手段201は、室内側装置20の各機器の制御を行う。本実施の形態では、特に、室内側に備えられた温度センサ及び湿度センサが検知した温度、湿度のデータを含む信号を室外側装置20に送信する。
For example, the indoor side device 20 attached to a showcase, a refrigerator, a freezer, etc. mainly includes an indoor side control means 201, an indoor
減圧器である室内側膨張弁202は液配管31を介して送られた主冷媒の流れを制限等し、主冷媒に加わる圧力が、所定の圧力(低圧力)になるようにして室内側蒸発器203に主冷媒を供給する。そして、冷却器である室内側蒸発器203において主冷媒が圧力に応じた温度(蒸発温度)において蒸発(気化)される。このときに主冷媒がケース、庫内等の空気等の熱を奪って熱交換を行うことでケース、庫内等の冷凍(冷却)が行われる。このとき室内側蒸発器ファン203Aが回転して空気の流れをつくり、効率よく空気の熱を主冷媒に奪わせる。室内側蒸発器203を通過した主冷媒(気体)は、室内側ガス冷媒出口211を介してガス配管30を通過し、室外側装置10に戻る。ここで電磁弁である開閉弁204は、例えば複数の室内側装置20が液配管31(ガス配管30)に接続されている場合に、運転している室内側装置20では弁を開き、停止する場合には弁を閉じる。
The
ここで本実施の形態の室内側装置20には、ショーケース、庫内等の温度を検知するため、温度センサTS201が設けられている。また、室内側蒸発器203の出口側(室内側膨張弁202が設けられている方と反対側)部分の温度を検知する温度センサTS202が設けられている。さらに、例えば室内側装置20がショーケース等に設けられている場合に、ショーケース付近の例えば店内における温度を検知するための温度センサTS203、湿度を検知するための湿度センサHT201を設けている。これらのセンサの検知による温度、湿度のデータを含む信号は過冷却側制御手段111、冷凍機側制御手段101に送信されるものとする(通信方法、経路等は限定しない)。
Here, the indoor device 20 of the present embodiment is provided with a temperature sensor TS201 in order to detect the temperature of the showcase, the inside of the cabinet, and the like. Further, a temperature sensor TS202 that detects the temperature of the outlet side portion of the indoor evaporator 203 (the side opposite to the side where the
本実施の形態の冷凍装置は、主冷媒を循環させるための冷凍機ユニット100と過冷却冷媒を循環させるための過冷却ユニット110の運転を独立させずに連動して制御することにより、両ユニットによる冷凍能力の和が所定値(これをR1とする)を超えないようにする。 The refrigerating apparatus according to the present embodiment controls both the units by controlling the operation of the refrigerator unit 100 for circulating the main refrigerant and the supercooling unit 110 for circulating the supercooled refrigerant independently of each other. The sum of the refrigeration capacities is not allowed to exceed a predetermined value (this is R1).
特に本実施の形態では、過冷却ユニット110における冷凍能力を基準に考え、環境等の条件に応じて過冷却ユニット110の冷凍能力の上限(その上限に基づく過冷却側圧縮機112の運転周波数の上限)を定める。冷凍機ユニット100については、過冷却側圧縮機112の運転周波数に基づいて算出される過冷却ユニット110の冷凍能力との和が所定値R1を超えないように、冷凍能力の上限が定められ、その上限を超えないように冷凍機側圧縮機102の運転周波数が制限される。本実施の形態は、効率のよい冷媒を用いた過冷却ユニット110をより多く利用するようにしてでCOP(成績係数)を高める等、さらなる省エネルギを図る。
In particular, in the present embodiment, the refrigerating capacity of the supercooling unit 110 is considered as a reference, and the upper limit of the refrigerating capacity of the subcooling unit 110 (the operating frequency of the subcooling compressor 112 based on the upper limit) is determined according to environmental conditions. Limit). For the refrigerator unit 100, the upper limit of the refrigerating capacity is determined so that the sum of the refrigerating capacity of the supercooling unit 110 calculated based on the operating frequency of the supercooling side compressor 112 does not exceed the predetermined value R1, The operating frequency of the
ここで、通常、1日における冷凍能力(以下、単に冷凍能力という)は基本的に次式(1)で表される。Rは冷凍トン、Vは標準回転数における1時間あたりのピストン押しのけ量、Cは冷媒定数(例えば気筒体積5000cm3 以下において、R404Aでは8.2、R410Aでは5.7となる)を表す。本実施の形態のようなインバータ圧縮機においては、運転周波数が変化するとその(圧縮)容量も変わり、ピストン押しのけ量Vも変化する。ここで、(1)式との関係上、本実施の形態における冷凍トンとは法定冷凍トンをいうものとし、冷凍能力を冷凍トンで表すものとする。(ただし、これに限定するものではない)。
R=V/C …(1)
Here, the refrigeration capacity in one day (hereinafter simply referred to as refrigeration capacity) is basically represented by the following formula (1). R represents the ton of refrigeration, V represents the displacement of the piston per hour at the standard rotation speed, and C represents the refrigerant constant (for example, 8.2 for R404A and 5.7 for R410A when the cylinder volume is 5000 cm 3 or less). In the inverter compressor as in the present embodiment, when the operating frequency changes, the (compression) capacity changes, and the piston displacement V also changes. Here, in relation to equation (1), the refrigeration ton in the present embodiment refers to a legal refrigeration ton, and the refrigeration capacity is represented by a refrigeration ton. (However, this is not a limitation.)
R = V / C (1)
以下、本実施の形態においては、冷凍機ユニット100の冷凍能力が最大15冷凍トン、過冷却ユニット110の冷凍能力が最大12冷凍トンであるものとする(以下、特に断らない限り、最大の冷凍能力を表すものとする)。それぞれが別の冷媒を循環させているため、それぞれ完全に独立して運転を行うと冷凍能力が27冷凍トンとなる可能性があるが、本実施の形態では、次式(2)で表されるように、所定値R1を19冷凍トンとし、両ユニットの冷凍能力の和が所定値R1の範囲内になるようにする。ここで、冷凍機側圧縮機102におけるピストン押しのけ量V1、主冷媒の冷媒定数C1、過冷却側圧縮機112におけるピストン押しのけ量V2、過冷却用冷媒の冷媒定数C2とする。また、所定値R1は、法令により届出等が定められた規定値(5冷凍トン、20冷凍トン、50冷凍トン)等に基づいて定めるようにしてもよい。
V1/C1+V2/C2<R1 …(2)
Hereinafter, in this embodiment, it is assumed that the refrigerating unit 100 has a refrigerating capacity of a maximum of 15 refrigeration tons and the supercooling unit 110 has a refrigerating capacity of a maximum of 12 refrigeration tons. Express ability). Since each of them circulates a different refrigerant, there is a possibility that the refrigeration capacity becomes 27 refrigeration tons when operated completely independently, but in this embodiment, it is expressed by the following equation (2). Thus, the predetermined value R1 is set to 19 refrigeration tons so that the sum of the refrigeration capacities of both units falls within the range of the predetermined value R1. Here, the piston displacement amount V1 in the refrigerator-
V1 / C1 + V2 / C2 <R1 (2)
図3は各条件における過冷却ユニット110の冷凍能力の上限例を表した図である。次に環境的な条件により、ある状況が発生する可能性がある場合の各ユニット(特に過冷却ユニット110)の冷凍能力の上限設定について説明する。まず、通常時の各ユニットの運転について説明する。通常時の運転においては、過冷却ユニット110の冷凍能力に特に制限を設けず、最大12冷凍トンとなるような制御を行う。過冷却については、過冷却用冷媒は蒸発温度を主冷媒のような低温にする必要がなく、また、冷凍能力に関して効率がよいので、冷凍装置全体としてCOPを高められる等、省エネルギを図ることができる。また、過冷却ユニット110の運転時間を多くさせることにもなるので発停回数を減らすことができ、頻繁な発停による悪影響を抑え、信頼性を向上させることができる。そこで、過冷却ユニット110により主冷媒を過冷却して、液体の状態で主冷媒を室内側蒸発器203に供給して蒸発させるようにし、冷凍能力(冷凍量)の損失を効率的に抑え、従来からの冷凍能力を高める。 FIG. 3 is a diagram showing an upper limit example of the refrigerating capacity of the supercooling unit 110 under each condition. Next, the upper limit setting of the refrigeration capacity of each unit (particularly the supercooling unit 110) when a certain situation may occur due to environmental conditions will be described. First, the operation of each unit during normal operation will be described. In the normal operation, the refrigerating capacity of the supercooling unit 110 is not particularly limited, and control is performed so that the maximum is 12 refrigeration tons. As for supercooling, the supercooling refrigerant does not need to have a low evaporating temperature like the main refrigerant and is efficient in terms of refrigerating capacity, so that the entire refrigeration system can increase COP and save energy. Can do. Further, since the operation time of the supercooling unit 110 is increased, the number of start / stops can be reduced, the adverse effects due to frequent start / stops can be suppressed, and the reliability can be improved. Therefore, the main refrigerant is supercooled by the supercooling unit 110, the main refrigerant is supplied to the indoor evaporator 203 in a liquid state and evaporated, and the loss of refrigeration capacity (refrigeration amount) is efficiently suppressed. Increase conventional refrigeration capacity.
次に室内側装置20が用いられている室内において、配管に結露が生じる可能性がある状態(結露条件)について考える。例えば、過冷却ユニット110が主冷媒を過冷却することにより、露点温度よりも温度が低くなると、配管に結露が生じる場合がある。例えば店内等の配管の場合、結露により発生した水が店内に流れ、店内が汚染される可能性がある。そこで、過冷却ユニット110の冷凍能力を制限し、主冷媒を結露を発生させる温度まで低下させないようにすることで配管における結露を防ぐ。 Next, a state (condensation condition) in which condensation may occur in the piping in the room where the indoor device 20 is used will be considered. For example, if the supercooling unit 110 subcools the main refrigerant and the temperature becomes lower than the dew point temperature, dew condensation may occur in the piping. For example, in the case of piping in a store or the like, water generated by condensation may flow into the store and the store may be contaminated. Therefore, the refrigeration capacity of the supercooling unit 110 is limited so that the main refrigerant is not lowered to a temperature at which condensation occurs, thereby preventing condensation in the piping.
そのため、温度センサTS203が検知した温度のデータ及び湿度センサHT201が検知した湿度のデータに基づいて、過冷却側制御手段111が空気線図のデータから露点温度DTを算出する。例えば、店内において温度25℃、湿度が60%の場合、露点温度は16.7℃となる。そして、温度センサTS112が検知した主冷媒の液体温度を表す温度(これをTS112とする)と露点温度DTとを比較し、TS112−DT<3℃であると判断すると、結露条件を満たすものと判断する。このとき、TS112−DT>5℃となるように過冷却ユニット110の過冷却側圧縮機112の最大運転周波数を決定する。ここで、過冷却側制御手段111は、この間の過冷却ユニット110の最大周波数から冷凍能力が例えば最大4冷凍トンと決定する。 Therefore, based on the temperature data detected by the temperature sensor TS203 and the humidity data detected by the humidity sensor HT201, the supercooling side control unit 111 calculates the dew point temperature DT from the air diagram data. For example, when the temperature is 25 ° C. and the humidity is 60% in the store, the dew point temperature is 16.7 ° C. Then, the temperature representing the liquid temperature of the main refrigerant detected by the temperature sensor TS112 (referred to as TS112) is compared with the dew point temperature DT, and if it is determined that TS112−DT <3 ° C., the condensation condition is satisfied to decide. At this time, the maximum operating frequency of the supercooling side compressor 112 of the supercooling unit 110 is determined so that TS112−DT> 5 ° C. Here, the supercooling side control means 111 determines that the refrigerating capacity is, for example, a maximum of 4 refrigeration tons based on the maximum frequency of the supercooling unit 110 during this period.
一方、冷凍機ユニット100については、通常と同様に、過冷却側制御手段111からの信号により送信される過冷却側圧縮機112の冷凍能力に基づいて、冷凍機側圧縮機102の最大運転周波数(4冷凍トンのときは、19−4=15冷凍トン)を算出し、その範囲内で冷凍機側圧縮機102の運転周波数を制御する。
On the other hand, for the refrigerator unit 100, as usual, the maximum operating frequency of the refrigerator-
次に液ハンマー(ウォーターハンマー、水撃ともいう)が発生する可能性がある状態(液ハンマー条件)について説明する。液ハンマー現象とは、液密度が高い液体の流れを急に発生、停止させようとすることにより、冷媒回路における振動、衝撃圧、衝撃音等が発生するものである。例えば、流れを大きく変化させる室内側膨張弁202、室内側開閉弁204において発生する可能性が高く、加わる圧力により、これらの機器が破損してしまう可能性がある。
Next, a state (liquid hammer condition) in which a liquid hammer (also called water hammer or water hammer) may occur will be described. The liquid hammer phenomenon is a phenomenon in which vibration, impact pressure, impact sound, etc. occur in the refrigerant circuit by suddenly generating and stopping a flow of liquid having a high liquid density. For example, it is highly likely to occur in the
例えば主冷媒の液体温度が低く、液密度が高い状態の時に、室内側開閉弁204を開けると、室内側膨張弁202に大きな衝撃圧が加わる。そこで、液ハンマー現象が発生する可能性がある場合、温度センサTS112が検知した主冷媒の液体温度を表す温度TS112が、3℃より低い(TS112<3℃)と過冷却側制御手段111が判断すると、液ハンマー条件を満たしているものと判断する。このとき、TS112>5℃となるように過冷却ユニット110の過冷却側圧縮機112の最大運転周波数を決定する。ここで、過冷却側制御手段111は、この間の過冷却ユニット110の冷凍能力を、前記最大運転周波数により例えば最大9冷凍トンと決定する。一方、冷凍機ユニット100については、結露条件のときと同様の冷凍機側圧縮機102の運転周波数制御が行われるので説明を省略する。
For example, if the indoor open /
さらに、過冷却側熱交換器115の圧力疲労を回避しようとする場合(熱交換器圧力疲労条件)について説明する。過冷却ユニット110において主冷媒を過冷却する際、過冷却側熱交換器115には主冷媒と過冷却用冷媒とが通過し、熱交換を行う。このとき、高温、高圧の主冷媒(液体)と低温、低圧の過冷却用冷媒(気体又は気液混合体)とで温度差、圧力差が生じる。例えば、夏場等のようなときに、主冷媒と過冷却用冷媒との温度差が大きくなるような運転がなされるが、過冷却熱交換器115が圧力差が大きくなると、歪み等の圧力疲労が発生する。圧力疲労が蓄積すると、過冷却熱交換器115が破損してしまうおそれがある。 Further, a case where pressure fatigue of the subcooling side heat exchanger 115 is to be avoided (heat exchanger pressure fatigue condition) will be described. When the main refrigerant is supercooled in the supercooling unit 110, the main refrigerant and the supercooling refrigerant pass through the supercooling side heat exchanger 115 to exchange heat. At this time, a temperature difference and a pressure difference are generated between the high-temperature and high-pressure main refrigerant (liquid) and the low-temperature and low-pressure supercooling refrigerant (gas or gas-liquid mixture). For example, when the temperature difference between the main refrigerant and the supercooling refrigerant is increased in summer or the like, if the pressure difference of the supercooling heat exchanger 115 increases, pressure fatigue such as strain Occurs. If pressure fatigue accumulates, the supercooling heat exchanger 115 may be damaged.
図4は過冷却熱交換器115における圧力差と繰り返し可能回数の関係例を表す図である。図4から、過冷却側熱交換器115の繰り返し可能回数は圧力差が大きくなると指数関数的に低下することがわかる。一方で、冷凍機ユニットの生涯繰り返し回数が250000回の場合、過冷却熱交換器115において圧力差が大きくなるような運転を繰り返していると、過冷却熱交換器115(過冷却ユニット110)の寿命が短くなり、室外側装値10全体の信頼性を高め、維持することができなくなる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship example between the pressure difference in the supercooling heat exchanger 115 and the number of repeatable times. FIG. 4 shows that the number of repeatable times of the supercooling side heat exchanger 115 decreases exponentially as the pressure difference increases. On the other hand, if the lifetime of the refrigeration unit is 250,000 times, and the operation of increasing the pressure difference in the supercooling heat exchanger 115 is repeated, the supercooling heat exchanger 115 (supercooling unit 110) The service life is shortened, and the reliability of the entire
そこで、夏場等のように外気温度が高く、主冷媒の高圧側の圧力が高いときに、過冷却側制御手段111は、冷凍機ユニット100の主冷媒が通過する高圧側の圧力センサPS101が検知した圧力(主冷媒に加わる圧力)PS101と過冷却用冷媒が通過する低圧側の圧力センサPS111が検知した圧力(過冷却側冷媒に加わる圧力)PS111との圧力差を算出し、次式(3)のように、圧力差が、例えば2.5Mpa以上であると判断した場合は、過冷却ユニット110の運転を停止させ、圧力のバランスを図る(冷凍能力は0となる)。
PS101−PS111>2.5Mpa …(3)
Therefore, when the outside air temperature is high and the pressure on the high pressure side of the main refrigerant is high, such as in summer, the supercooling side control means 111 is detected by the high pressure side pressure sensor PS101 through which the main refrigerant of the refrigerator unit 100 passes. The pressure difference between the measured pressure (pressure applied to the main refrigerant) PS101 and the pressure (pressure applied to the subcooling refrigerant) PS111 detected by the low pressure side pressure sensor PS111 through which the supercooling refrigerant passes is calculated, and the following equation (3 ), When the pressure difference is determined to be, for example, 2.5 Mpa or more, the operation of the supercooling unit 110 is stopped to balance the pressure (the refrigeration capacity becomes 0).
PS101-PS111> 2.5Mpa (3)
例えば圧力センサPS101が検知した圧力PS101が2.7Mpa、圧力センサPS111が検知した圧力PS111が0.1Mpaの場合、その圧力差は2.6Mpaとなるので、過冷却ユニット110の運転を停止させる。このとき、圧力センサPS111が検知する圧力PS111は約1.3Mpaとなるため、圧力差はPS101−PS111=2.7−1.3=1.4Mpaとなり、過冷却側熱交換器115の圧力疲労は低減される。過冷却側圧縮機112の運転周波数はゼロであり、冷凍能力もゼロとなる。そのため、冷凍機側圧縮機102は最大運転周波数まで運転することができ、冷凍機ユニット100だけで冷凍負荷に対応する冷凍能力を供給する。
For example, when the pressure PS101 detected by the pressure sensor PS101 is 2.7 Mpa and the pressure PS111 detected by the pressure sensor PS111 is 0.1 Mpa, the pressure difference is 2.6 Mpa, so the operation of the supercooling unit 110 is stopped. At this time, since the pressure PS111 detected by the pressure sensor PS111 is about 1.3 Mpa, the pressure difference becomes PS101−PS111 = 2.7−1.3 = 1.4 Mpa, and the pressure fatigue of the supercooling side heat exchanger 115 Is reduced. The operating frequency of the supercooling side compressor 112 is zero, and the refrigerating capacity is also zero. Therefore, the refrigerator-
以上のように、実施の形態1の冷凍装置によれば、両ユニットにおける冷凍能力の範囲を所定値によって定め、定めた所定値を超えないように冷凍能力を制御するようにしたので、冷凍機ユニット100及び過冷却ユニット110による室外側装置10(冷凍装置全体)について省エネルギ化を図った運転制御を行うことができる。特に所定値と過冷却ユニット110の運転による冷凍能力との差に基づいて、冷凍機ユニット100の冷凍能力の最大値を決定するようにし、効率のよい過冷却ユニット110の運転(冷凍能力)を優先させるようにしたので、さらに省エネルギ化を図った運転制御を行うことができる。
As described above, according to the refrigeration apparatus of
また、過冷却側制御手段111が、室内温度、湿度等、環境的な条件に基づいて、過冷却ユニット110の運転による冷凍能力の最大値(過冷却側圧縮機112の最大運転周波数)を制限するようにしたので、さらに効率のよい運転を行うことができる。特に過冷却ユニット110の運転状況による主冷媒の温度等から結露、液ハンマー、過冷却熱交換器115における圧力疲労等の発生可能性を判断し、判断に基づいて、冷凍能力の最大値を制限するようにしたので、さらに効率のよい運転を行うことができる。そして、例えば液ハンマー、圧力疲労の蓄積等による破損を防ぐことができるため、信頼性を高めることができる。また、結露、液ハンマー等を運転制御によって回避することができ、そのための設備をさらに設ける必要がないので、設備コストを抑えることができる。 Further, the supercooling side control unit 111 limits the maximum value of the refrigerating capacity (the maximum operating frequency of the supercooling side compressor 112) by the operation of the supercooling unit 110 based on environmental conditions such as room temperature and humidity. As a result, more efficient operation can be performed. In particular, the possibility of occurrence of condensation, liquid hammer, pressure fatigue in the supercooling heat exchanger 115 is determined from the temperature of the main refrigerant depending on the operation status of the supercooling unit 110, and the maximum value of the refrigerating capacity is limited based on the judgment. As a result, more efficient operation can be performed. Further, for example, damage due to liquid hammer, pressure fatigue accumulation, or the like can be prevented, so that reliability can be improved. Further, dew condensation, liquid hammer, and the like can be avoided by operation control, and it is not necessary to further provide equipment therefor, so that equipment costs can be reduced.
実施の形態2.
上記の実施の形態では特に示さなかったが、例えば、運転の状況を表示させるような表示手段を室外側装置10に設け、表示を行わせるようにしてもよい。表示の態様は特に限定するものではないが、例えば、冷凍機側圧縮機102と過冷却側圧縮機112のそれぞれの運転周波数から割り出した冷凍トンをそれぞれ個別に表示することができる。また、合算した冷凍トン表示を行うようにしてもよい。これらの表示を行うことにより、管理者等にわかりやすく運転状況を教示することができる。
Although not particularly shown in the above-described embodiment, for example, a display unit that displays a driving situation may be provided in the
実施の形態3.
上記の実施の形態では、過冷却側制御手段111が、環境的な条件から結露条件等を判断するようにしたが、これに限定するものではない。例えば冷凍機側制御手段101が判断し、過冷却制御手段111に命令等を行うようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、それぞれのユニットに制御手段を備え、それぞれの制御手段が、各ユニットの機器を制御するようにしたが、これに限定するものではない。例えば冷凍機ユニット100と過冷却ユニット110を構成する各機器を両方制御する制御手段を別途設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the supercooling side control unit 111 determines the dew condensation condition or the like from the environmental condition. However, the present invention is not limited to this. For example, the refrigerator-side control means 101 may make a determination and issue a command to the supercooling control means 111. Further, in the above-described embodiment, each unit is provided with a control unit, and each control unit controls the device of each unit. However, the present invention is not limited to this. For example, you may make it provide the control means which controls each apparatus which comprises the refrigerator unit 100 and the supercooling unit 110 separately.
また、上述の実施の形態では、過冷却ユニット110の最大の冷凍能力(過冷却側圧縮機112の最大運転周波数)が決定してから、冷凍機ユニット100の冷凍能力を決定するようにしたが、これに限定するものでなく、冷凍機ユニット100の冷凍能力を先に決定するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the refrigeration capacity of the refrigerator unit 100 is determined after the maximum refrigeration capacity of the subcooling unit 110 (the maximum operating frequency of the subcooling compressor 112) is determined. However, the present invention is not limited to this, and the refrigerating capacity of the refrigerator unit 100 may be determined first.
また、上述の実施の形態では、室外側装値10内に冷凍機ユニット100と過冷却ユニット110とが一体となって構成されるようにしたが、特に限定するものではない。
Further, in the above-described embodiment, the refrigerator unit 100 and the supercooling unit 110 are configured integrally in the
10 室外側装置、100 冷凍機ユニット、101 冷凍機側制御手段、102 冷凍機側圧縮機、103 冷凍機側凝縮器、103A 冷凍機側凝縮器ファン、104 冷凍機側液溜、TS101 温度センサ、PS101 圧力センサ、110 過冷却ユニット、111 過冷却側制御手段、112 過冷却側圧縮機、113 過冷却側凝縮器、113A 過冷却側凝縮器ファン、114 過冷却側膨張弁、115 過冷却側熱交換器、PS111 圧力センサ、TS111,TS112 温度センサ、130 室外側ガス冷媒入口、131 室外側液冷媒出口、140 冷凍機ガス冷媒入口、141 冷凍機液冷媒出口、150 過冷却液冷媒入口、151 過冷却液冷媒出口、20 室内側装置、201 室内側制御手段、202 室内側膨張弁、203 室内側蒸発器、203A 室内側蒸発器ファン、204 開閉弁、TS201,TS202,TS203 温度センサ、HS201 湿度センサ、210 室内側液冷媒入口、211 室内側ガス冷媒出口、30 ガス配管、31 液配管。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
過冷却用冷媒の循環量を制御して前記主冷媒を過冷却するための過冷却用冷媒回路における単位時間あたりの冷凍能力を制御する過冷却ユニットと、
前記過冷却ユニットによる冷凍能力の上限を決定し、また前記冷凍機ユニットの冷凍能力と前記過冷却ユニットとの冷凍能力の和が所定値を超えないように、前記冷凍機ユニットによる冷凍能力を決定する制御手段と
を備えることを特徴とする冷凍装置。 A refrigerating machine unit that controls the refrigerating capacity per unit time in the main refrigerant circuit by controlling the circulation amount of the main refrigerant;
A supercooling unit that controls the refrigerating capacity per unit time in the supercooling refrigerant circuit for supercooling the main refrigerant by controlling the circulation amount of the supercooling refrigerant;
Wherein determining the maximum refrigeration capacity by supercooling unit, and as the sum of the refrigerating capacity of the refrigerating capacity and the supercooling unit of the refrigerator unit does not exceed a predetermined value, determine the refrigeration capacity by the refrigerator unit A refrigeration apparatus comprising:
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