JP5602519B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、外気温度センサにより、機器の制御を行う冷凍装置であって、特に当該外気温度センサの異常時における制御に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus that controls equipment using an outside air temperature sensor, and particularly to control when the outside air temperature sensor is abnormal.
従来よりこの種冷凍装置は、圧縮手段、凝縮器(ガスクーラ)、絞り手段、蒸発器等から冷凍サイクルが構成され、圧縮手段で圧縮された冷媒が凝縮器(ガスクーラ)にて放熱し、絞り手段にて減圧された後、蒸発器にて冷媒を蒸発させて、このときの冷媒の蒸発により周囲の空気を冷却するものとされていた。 Conventionally, this kind of refrigeration apparatus has a refrigeration cycle composed of a compression means, a condenser (gas cooler), a throttle means, an evaporator, etc., and the refrigerant compressed by the compression means radiates heat in the condenser (gas cooler), and the throttle means Then, the refrigerant is evaporated by an evaporator, and the surrounding air is cooled by evaporation of the refrigerant at this time.
この際、当該外気温度センサは、当該冷凍装置が採用される冷却貯蔵庫の開口縁などに設けられる結露防止用フレームヒータの通電制御やガスクーラ用送風機の運転制御などに用いられている。 At this time, the outside air temperature sensor is used for energization control of a dew condensation prevention frame heater provided at an opening edge of a cooling storage in which the refrigeration apparatus is employed, operation control of a gas cooler blower, and the like.
具体的には、フレームヒータの通電制御は、庫内温度センサにより検出された庫内温度と、外気温度センサにより検出された外気温度との温度差が大きい程、通電率を大きくする結露防止制御を行う。また、ガスクーラ用送風機の運転制御は、外気温度センサにより検出された外気温度が高い程、送風機の回転数を上げる送風機運転制御を行う。 Specifically, the energization control of the frame heater is a dew condensation prevention control that increases the energization rate as the temperature difference between the inside temperature detected by the inside temperature sensor and the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor increases. I do. The operation control of the gas cooler blower performs blower operation control that increases the rotation speed of the blower as the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor is higher.
そして、この外気温度センサが故障した場合には、制御手段は、センサ故障時のバックアップ運転として、何れの場合も、外気温度を所定温度、例えば35℃であるものと判断し、フレームヒータを通電及び送風機を連続運転としていた。 When the outside temperature sensor fails, the control means determines that the outside temperature is a predetermined temperature, for example, 35 ° C. in any case as a backup operation at the time of the sensor failure, and energizes the frame heater. And the blower was operated continuously.
一方、近年、この種冷凍装置では、自然環境問題などからフロン系冷媒が使用できなくなってきている。このため、フロン冷媒の代替品として自然冷媒である二酸化炭素を使用するものが開発されている。当該二酸化炭素冷媒は、高低圧差の激しい冷媒で、臨界圧力が低く、圧縮により冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態となることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, in recent years, chlorofluorocarbon refrigerants cannot be used in this type of refrigeration apparatus due to natural environmental problems. For this reason, the thing using the carbon dioxide which is a natural refrigerant | coolant is developed as a substitute of a fluorocarbon refrigerant | coolant. The carbon dioxide refrigerant is a refrigerant having a high and low pressure difference, and has a low critical pressure. It is known that the high pressure side of the refrigerant cycle is brought into a supercritical state by compression (see, for example, Patent Document 1).
係る超臨界冷媒サイクルでは、ガスクーラ側の熱源温度(例えば、ガスクーラと熱交換する熱媒体である外気温度)が高い等の原因により、ガスクーラ出口の冷媒温度が高くなる条件下においては、蒸発器入口の比エンタルピが大きくなるため、冷凍効果が著しく低下する問題が生じていた。この場合、冷凍能力を確保するには、高圧圧力を上昇させる必要があるため、圧縮動力が増大して、成績係数も低下するという不都合が生じる。 In such a supercritical refrigerant cycle, under conditions where the refrigerant temperature at the gas cooler outlet becomes high due to a high heat source temperature on the gas cooler side (for example, the outside air temperature as a heat medium that exchanges heat with the gas cooler), the evaporator inlet Since the specific enthalpy of the slag increased, there was a problem that the refrigeration effect was significantly reduced. In this case, in order to ensure the refrigerating capacity, it is necessary to increase the high-pressure pressure, which causes a disadvantage that the compression power increases and the coefficient of performance also decreases.
このため、ガスクーラで冷却された冷媒を2つの冷媒流に分流し、分流された一方の冷媒流(第1の冷媒流)を補助絞り手段で絞った後に中間熱交換器の一方の通路(第1の流路)に流し、もう一方の冷媒流(第2の冷媒流)を中間熱交換器の前記第1の流路と交熱的に設けられた他方の流路(第2の流路)に流した後、主絞り手段を介して蒸発器にて蒸発させる所謂スプリットサイクル(二段圧縮一段膨張中間冷凍サイクル)の冷凍装置が提案されている。 For this reason, the refrigerant cooled by the gas cooler is divided into two refrigerant flows, one of the divided refrigerant flows (first refrigerant flow) is throttled by the auxiliary throttle means, and then one of the passages of the intermediate heat exchanger (first passage) 1) and the other refrigerant flow (second refrigerant flow) is exchanged with the first flow channel of the intermediate heat exchanger in a heat exchange manner (second flow channel). ), And a so-called split-cycle (two-stage compression, one-stage expansion intermediate refrigeration cycle) refrigeration apparatus that evaporates in an evaporator via a main throttle means has been proposed.
上述のスプリットサイクル装置では、ガスクーラで放熱した後の冷媒を分流し、減圧膨張された第1の冷媒流により、第2の冷媒流を冷却することができるようになり、蒸発器入口の比エンタルピを小さくすることができるようになる。これにより、冷凍効果を大きくすることが可能となり、従来の装置に比べて効果的に性能を向上させることができるようになる。 In the split cycle apparatus described above, the refrigerant after radiating heat from the gas cooler is diverted, and the second refrigerant flow can be cooled by the first refrigerant flow that has been decompressed and expanded. Can be reduced. As a result, the refrigeration effect can be increased and the performance can be effectively improved as compared with the conventional apparatus.
しかし、第2の冷媒流を減圧する前に冷却するための第1の冷媒流による冷却効果は、中間熱交換器を流れる第1の冷媒流と第2の冷媒流の量に依存する。即ち、第1の冷媒流の量が多すぎれば蒸発器において最終的に蒸発する第2の冷媒流の量が不足することになり、逆に第1の冷媒流の量が少なすぎれば、第1の冷媒流による冷却効果(即ち、スプリットサイクルの効果)が薄れてくる。
However, the cooling effect of the first refrigerant flow for cooling the second refrigerant flow before depressurization depends on the amount of the first refrigerant flow and the second refrigerant flow flowing through the intermediate heat exchanger. That is, if the amount of the first refrigerant flow is too large, the amount of the second refrigerant flow that finally evaporates in the evaporator will be insufficient. Conversely, if the amount of the first refrigerant flow is too small, The cooling effect (that is, the effect of the split cycle) due to the
そのため、補助絞り手段の開度制御は、中間熱交換器内に流入する第1の冷媒流の入口側温度が所定の目標値となるように制御する。この際、入口側温度は二段圧縮の中間圧力と相関し、各外気温度毎に変化する高圧圧力によって、最適な中間圧力が異なるため、当該状態変化に対応した目標値を用いる必要がある。 Therefore, the opening degree control of the auxiliary throttle means is controlled so that the inlet side temperature of the first refrigerant flow flowing into the intermediate heat exchanger becomes a predetermined target value. At this time, the inlet side temperature correlates with the intermediate pressure of the two-stage compression, and the optimum intermediate pressure differs depending on the high pressure that changes for each outside air temperature. Therefore, it is necessary to use a target value corresponding to the state change.
そこで、当該外気温度を検出する外気温度センサが用いられているが、当該外気温度センサが故障した場合、制御手段は、外気温度を検出することができなくなるため、暫定的に、センサの故障時のバックアップ運転として、外気温度を所定温度、例えば20℃であるものと判断し、上述したような補助絞り手段の開度制御を行っていた。 Therefore, an outside temperature sensor that detects the outside temperature is used. However, if the outside temperature sensor fails, the control unit cannot detect the outside temperature. As a backup operation, the outside air temperature is determined to be a predetermined temperature, for example, 20 ° C., and the opening control of the auxiliary throttle means as described above is performed.
しかしながら、上記の場合において、外気温度センサが故障した場合、実際には低外気温の場合であっても、フレームヒータの高めの通電率制御及び送風機の高回転数制御が行われることとなるため、省エネの観点から問題があり、適切な制御を行うことができなかった。 However, in the above case, when the outside air temperature sensor fails, even when the outside air temperature is actually low, higher energization rate control of the frame heater and high rotation speed control of the blower are performed. There was a problem from the viewpoint of energy saving, and proper control could not be performed.
また、上記補助絞り手段の開度制御の場合では、外気温度センサが故障した場合、外気温度を所定温度、例えば20℃であるものと判断し、上述したような補助絞り手段の開度制御するため、実際の外気温度に対応した適切な中間熱交換器の入口側温度の目標値を設定することができなくなる。これにより、第1の冷媒流の量の適正化を図ることができなくなり、効率的な冷却制御を実現することができなくなる問題がある。 In the case of the opening control of the auxiliary throttle means, when the outside air temperature sensor fails, it is determined that the outside air temperature is a predetermined temperature, for example, 20 ° C., and the opening degree of the auxiliary throttle means is controlled as described above. For this reason, it becomes impossible to set a target value of the inlet side temperature of the intermediate heat exchanger corresponding to the actual outside air temperature. As a result, there is a problem that the amount of the first refrigerant flow cannot be optimized and efficient cooling control cannot be realized.
本発明は、従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、外気温度センサの故障時であっても、バックアップ運転としてより適切なフレームヒータ制御やガスクーラ用送風機制御、補助絞り手段の開度制御を実現することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional technical problem, and is suitable for backup operation, such as frame heater control, gas cooler blower control, and auxiliary throttle means, even when the outside air temperature sensor fails. It aims at realizing the opening degree control of.
上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、圧縮手段と、ガスクーラと、絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成されたものであって、ガスクーラを冷却する送風手段と、蒸発器による冷却で結露が発生する箇所を加熱するための結露防止用加熱手段と、圧縮手段、絞り手段、送風手段及び結露防止用加熱手段を制御する制御手段と、外気温度ATを検出するための外気温度検出手段と、ガスクーラの冷媒出口側温度GTを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度PTを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1と外気温度検出手段が検出する外気温度ATとの差eを、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間温度検出手段が検出する被冷却空間の温度PTに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度HSTにて圧縮手段を起動し、下限温度LSTにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ATに基づいて送風手段及び/又は結露防止用加熱手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1が属する温度帯に対応する差eをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度GT1と当該差eを有する温度を外気温度ATとして代用することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a refrigeration apparatus according to the present invention includes a refrigerant circuit including a compression unit, a gas cooler, a throttling unit, and an evaporator, and includes a blowing unit that cools the gas cooler, and an evaporation unit. Condensation prevention heating means for heating a portion where condensation occurs due to cooling by the vessel, control means for controlling the compression means, the throttle means, the air blowing means and the condensation prevention heating means, and for detecting the outside air temperature AT An outside air temperature detecting means, a gas cooler outlet side temperature detecting means for detecting the refrigerant outlet side temperature GT of the gas cooler, and a cooled space temperature detecting means for detecting the temperature PT of the cooled space cooled by the evaporator. , the control means, the difference e between the outside air temperature AT detected by the refrigerant outlet side temperature GT1 and the outside air temperature detection means of the gas cooler to be detected gas cooler outlet side temperature detection means, a gas cooler cold It has a database constructed by storing each temperature zone outlet side temperature GT1, based on the temperature PT of the cooling space for detecting the target cooling space temperature detection means, a predetermined upper limit temperature HST of the the cooled space The compression means is started, the thermocycle is stopped at the lower limit temperature LST, the blower means and / or the dew condensation prevention heating means are controlled based on the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means, and the outside temperature When the detection means is abnormal, the difference e corresponding to the temperature zone to which the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler detected by the gas cooler outlet side temperature detection means belongs is read from the database, and the refrigerant outlet side temperature GT1 and the temperature having the difference e are It is characterized by substituting as temperature AT .
請求項2の発明の冷凍装置は、圧縮手段と、ガスクーラと、補助絞り手段と、中間熱交換器と、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路を構成し、ガスクーラから出た冷媒を二つの流れに分流して、第1の冷媒流を補助絞り手段を経て中間熱交換器の第1の流路に流し、第2の冷媒流を中間熱交換器の第2の流路に流した後、主絞り手段を経て蒸発器に流すことにより、中間熱交換器にて第1の冷媒流と第2の冷媒流とを熱交換させ、蒸発器から出た冷媒を圧縮手段の低圧部に吸い込ませ、中間熱交換器から出た第1の冷媒流を圧縮手段の中間圧部に吸い込ませるものであって、圧縮手段、補助絞り手段及び主絞り手段を制御する制御手段と、外気温度ATを検出するための外気温度検出手段と、ガスクーラの冷媒出口側温度GTを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度PTを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1と外気温度検出手段が検出する外気温度ATとの差eを、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間温度検出手段が検出する被冷却空間の温度PTに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度HSTにて前記圧縮手段を起動し、下限温度LSTにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ATに基づいて補助絞り手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1が属する温度帯に対応する差eをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度GT1と当該差eを有する温度を外気温度ATとして代用することを特徴とする。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, a refrigerant circuit is constituted by the compression means, the gas cooler, the auxiliary throttle means, the intermediate heat exchanger, the main throttle means, and the evaporator, and two refrigerants are discharged from the gas cooler. The first refrigerant flow is passed through the auxiliary throttle means to the first flow path of the intermediate heat exchanger, and the second refrigerant flow is flowed to the second flow path of the intermediate heat exchanger. Thereafter, the first refrigerant flow and the second refrigerant flow are exchanged in the intermediate heat exchanger by flowing into the evaporator through the main throttle means, and the refrigerant discharged from the evaporator is transferred to the low pressure portion of the compression means. The first refrigerant flow from the intermediate heat exchanger is sucked into the intermediate pressure portion of the compression means, the control means for controlling the compression means, the auxiliary throttle means and the main throttle means, and the outside air temperature AT For detecting the outside air temperature detecting means for detecting the refrigerant and the refrigerant outlet side temperature GT of the gas cooler A gas cooler outlet side temperature detection means, and a target cooling space temperature detection means for detecting a temperature PT of the cooling space to be cooled by the evaporator, the control means, the refrigerant of the gas cooler to be detected gas cooler outlet side temperature detection means It has a database constructed by storing the difference e between the outlet side temperature GT1 and the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means for each temperature zone of the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler, and detects the temperature of the cooled space Based on the temperature PT of the cooled space detected by the means, the compression means is started at a predetermined upper limit temperature HST of the cooled space, and the thermocycle is stopped at the lower limit temperature LST. It controls the auxiliary throttle means on the basis of the outside air temperature AT for detecting, at the time of abnormality of the outdoor air temperature detecting means detects the gas cooler outlet side temperature detection means Reads the difference e of the refrigerant outlet side temperature GT1 of Sukura corresponds to the temperature range belonging to the database, characterized by substituting the temperature with a refrigerant outlet side temperature GT1 and the difference e as the outside air temperature AT.
請求項3の発明は、上記各発明において、データベースに記憶される差eは、圧縮手段を起動する直前のタイミング毎に得られる値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であることを特徴とする。
In the invention of
請求項4の発明は、上記各発明において、制御手段は、外気温度検出手段及びガスクーラ出口側温度検出手段の双方が異常である場合、所定の冷媒流量が確保される値に絞り手段、又は、主絞り手段及び補助絞り手段の開度を維持することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in each of the above inventions, when both the outside air temperature detecting means and the gas cooler outlet side temperature detecting means are abnormal, the control means is a throttling means to a value that ensures a predetermined refrigerant flow rate, or The opening degree of the main throttle means and the auxiliary throttle means is maintained.
請求項5の発明は、上記各発明において、制御手段は、温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えることを特徴とする。
The invention of
請求項6の発明は、上記各発明において、冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする。
The invention of
請求項1の発明によれば、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1と外気温度検出手段が検出する外気温度ATとの差eを、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間の温度PTに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度HSTにて圧縮手段を起動し、下限温度LSTにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ATに基づいて送風手段及び/又は結露防止用加熱手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1が属する温度帯に対応する差eをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度GT1と当該差eを有する温度を外気温度ATとして代用するので、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎の外気温度ATとの差eをデータベースから読み出して外気温度ATとし、送風手段及び/又は結露防止用加熱手段の制御を実行することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, the control means determines the difference e between the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler detected by the gas cooler outlet side temperature detecting means and the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means, as the refrigerant outlet of the gas cooler. It has a database constructed by storing for each temperature zone of the side temperature GT1, and based on the temperature PT of the cooled space, starts the compression means at a predetermined upper limit temperature HST of the cooled space, and sets the lower limit temperature LST The control unit controls the air blowing means and / or the dew condensation prevention heating means based on the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means, and when the outside air temperature detecting means is abnormal, the gas cooler outlet side temperature is controlled. The difference e corresponding to the temperature zone to which the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler detected by the detection means belongs is read from the database, and the refrigerant outlet side temperature GT1 is read out. Since substitute temperature with the difference e as the outside air temperature AT, and the outside air temperature AT reads a difference e between the outside air temperature AT for each temperature zone refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler from the database, the blowing means and / or condensation It becomes possible to execute control of the heating means for prevention.
そのため、従来の如く、外気温度検出手段の異常時に、送風手段及び/又は結露防止用加熱手段の制御を、予め設定された所定の外気温度として行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度検出手段の修理・交換作業までの間、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1に基づく適切なバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。 Therefore, as in the conventional case, when the outside air temperature detecting means is abnormal, more accurate control is realized as compared with the case where the control of the air blowing means and / or the dew condensation preventing heating means is performed as a predetermined outside air temperature set in advance. It becomes possible to do. Accordingly, it is possible to easily realize appropriate backup control based on the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler until the outside air temperature detecting means is repaired or replaced.
請求項2の発明によれば、所謂二段圧縮一段膨張中間冷却サイクルを採用した冷凍装置において、圧縮手段、補助絞り手段及び主絞り手段を制御する制御手段と、外気温度ATを検出するための外気温度検出手段と、ガスクーラの冷媒出口側温度GTを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、蒸発器により冷却される被冷却空間の温度PTを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、制御手段は、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1と外気温度検出手段が検出する外気温度ATとの差eを、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、被冷却空間の温度PTに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度HSTにて圧縮手段を起動し、下限温度LSTにて停止するサーモサイクルを実行し、外気温度検出手段が検出する外気温度ATに基づいて補助絞り手段を制御すると共に、外気温度検出手段の異常時には、ガスクーラ出口側温度検出手段が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1が属する温度帯に対応する差eをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度GT1と当該差eを有する温度を外気温度ATとして代用するので、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎の外気温度ATとの差eをデータベースから読み出して外気温度ATとし、補助絞り手段の制御を実行することが可能となる。
According to the invention of
そのため、従来の如く、外気温度検出手段の異常時に、補助絞り手段の制御を、予め設定された所定の外気温度として行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度検出手段の修理・交換作業までの間、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1に基づく適切なバックアップ制御を容易に実現することができる。 Therefore, it is possible to realize control with higher accuracy than in the conventional case where the control of the auxiliary throttle means is performed at a preset predetermined outside air temperature when the outside air temperature detecting means is abnormal. Therefore, appropriate backup control based on the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler can be easily realized until the outside air temperature detecting means is repaired or replaced.
請求項3の発明によれば、上記各発明において、データベースに記憶される差eは、圧縮手段を起動する直前のタイミング毎に得られる値の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値であることにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、外気温度検出手段及びガスクーラ出口側温度検出手段の双方が異常である場合、所定の冷媒流量が確保される値に絞り手段、又は、主絞り手段及び補助絞り手段の開度を維持することにより、オイル戻しの確保や、過負荷運転の回避、及び、蒸発器による冷却を確保することが可能となる。 According to the invention of claim 4 , in each of the above inventions, when both the outside air temperature detection means and the gas cooler outlet side temperature detection means are abnormal, the control means is a throttle means to a value that ensures a predetermined refrigerant flow rate, Alternatively, by maintaining the opening degree of the main throttle means and the auxiliary throttle means, it is possible to ensure oil return, avoid overload operation, and cool by the evaporator.
請求項5の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、温度検出手段の異常を報知する警報手段を備えることにより、使用者に外気温度検出手段やガスクーラ出口側温度検出手段に異常があったことを報知して、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
According to the invention of
特に、請求項6の発明の如く冷媒として二酸化炭素を使用した場合には、上記各発明において、冷媒回路が複雑化し、制御に用いる検出手段の数が増え、センサの異常発生率が高くなるが、上記発明の如く検出手段の異常に対して効果的なバックアップ制御を実現でき、安全且つ、被冷却空間への冷却不良を最小限とすることができる。
In particular, when carbon dioxide is used as the refrigerant as in the invention of
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明の冷凍装置10を適用する実施例としての業務用冷凍庫(低温貯蔵庫)Rの縦断側面図、図2は冷凍装置10の冷凍機側ユニットの概略斜視図、図3は冷凍装置10の冷媒回路図をそれぞれ示している。実施例の冷凍庫Rは、例えばホテルやレストランの厨房などに設置されるものであり、前面開口22が扉6にて開閉自在に閉塞される断熱箱体1により本体が構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a longitudinal side view of a commercial freezer (low temperature storage) R as an embodiment to which a
この断熱箱体1は、何れもステンレスなどの鋼板から成る外箱2、及び、この外箱2内に組み込まれた内箱3と、内外両箱2、3間に現場発泡方式にて充填されたポリウレタン断熱材4から構成されている。そして、この断熱箱体1(内箱3)内を貯蔵室(被冷却空間)5としている。尚、この断熱箱体1の前面開口22縁部周辺には、結露防止用加熱手段としてのフレームヒータ15が外箱2の断熱材4側の面に当接して配設されている。
The
また、貯蔵室5内上部には、本願発明にかかる冷凍装置10の蒸発器11と冷気循環用送風機12が取り付けられる冷却室14が仕切板13によって区画形成されている。冷気循環用送風機12より貯蔵室5から冷却室14に吸い込まれた冷気は、蒸発器11と熱交換された後、冷却室14後方の開口から吐出されて、貯蔵室5内は所定の温度に冷却される。
In addition, a cooling
一方、断熱箱体1の天面には前面パネル16及び両側面及び後面を構成するパネルによって機械室17が画成されている。断熱箱体1の天面には、開口1Aが形成されており、当該開口1Aは、断熱板にて構成されるユニット板21にて閉塞される。
On the other hand, a
そして、このユニット板21の上面には、機械室17内に位置して蒸発器11と共に冷凍装置10の周知の冷凍サイクルを構成する圧縮機18、ガスクーラ19と、当該ガスクーラ19を冷却するガスクーラ用送風機(送風手段)20、電装箱25などが設置される。ユニット板21の下面には、貯蔵室5内上部に位置する冷却室14内に位置する蒸発器11が設けられている。
On the upper surface of the
ここで、図2及び図3の冷媒回路図を参照して本実施例における冷凍装置10の冷媒回路7について説明する。本実施例における冷凍装置10の冷凍サイクルには、冷媒として二酸化炭素が封入されており、高圧側の冷媒圧力(高圧圧力)がその臨界圧力以上(超臨界)となるスプリットサイクル(二段圧縮一段膨張中間冷却サイクル)を採用する。
Here, the
本実施例の冷凍装置10は、圧縮機(圧縮手段)18を構成する低段側の圧縮要素(低段側圧縮手段)18Aと、同じく圧縮手段を構成する高段側の圧縮要素(高段側圧縮手段)18Bと、ガスクーラ19と、分流器37と、合流器38と、補助絞り手段としての補助膨張弁39と、中間熱交換器40と、内部熱交換器41と、主絞り手段としての膨張弁8と、蒸発器11とから冷媒回路7が構成されている。
The refrigerating
上記ガスクーラ19は高段側の圧縮要素18Bから出た高温高圧の冷媒を放熱させることによって、当該高段側の圧縮要素18Bから出た冷媒を冷却する。分流器37は、ガスクーラ19から出た冷媒を第1の冷媒流と第2の冷媒流とに分流し、第1の冷媒流を副回路42に流し、第2の冷媒流を主回路43に流す。
The
第2の冷媒流が流れる主回路43は、分流器37にて分流された冷媒が、中間熱交換器40の内管(第2の流路)40B、内部熱交換器41の内管41B、ストレーナ44、膨張弁8、蒸発器11、内部熱交換器41の外管41A、逆止弁45が介設された冷媒導入管23、及びストレーナ46を順次通り、低段側圧縮手段を構成する圧縮要素18Aの吸込側(低圧部)へ供給されるように接続されている。
In the
第1の冷媒流が流れる副回路42は、分流器37にて分流された冷媒が、ストレーナ47、補助膨張弁39及び中間熱交換器40の外管(第1の流路)40Aを順次通り、高段側圧縮手段を構成する圧縮要素18Bの吸込側(中間圧部)へ供給されるように接続されている。
In the sub-circuit 42 through which the first refrigerant flow flows, the refrigerant diverted by the
本実施例における圧縮機18は、冷媒を低段側圧縮手段としての圧縮要素18Aと、高段側圧縮手段としての圧縮要素18Bが単一の密閉容器内に収納される内部中間圧二段圧縮式ロータリ圧縮機を採用している。これら圧縮要素18A、18Bは、同一の密閉容器内に収納される圧縮機モータ(電動要素。DCモータ)により駆動される。
The
次に、図4を参照して本実施例における冷凍装置10の制御装置(制御手段)9について説明する。制御装置9は、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、時限手段としてのタイマ32、演算処理部33、記憶手段としてのメモリ34を内蔵している。
Next, the control device (control means) 9 of the
制御装置9には、各種設定スイッチや表示部などを備えたコントロールパネル35が接続されている。各種設定スイッチには、詳細は後述する如く各設定値を任意に設定可能とするLCDパネル(設定手段)36も含まれる。
A
また、当該制御装置9の入力側には、貯蔵室5内(被冷却空間)の現在温度(庫内温度)PTを検出する庫内温度センサ(被冷却空間温度検出手段)31、蒸発器11の冷媒入口側温度を検出するための蒸発器入口側温度センサ29、蒸発器11の冷媒出口側温度を検出するための蒸発器出口側温度センサ30、中間熱交換器40の外管(第1の流路)40Aの入口側温度IMTIを検出するための入口側温度センサ(入口側温度検出手段)49、中間熱交換器40の外管(第1の流路)40Aの出口側温度IMTOを検出するための出口側温度センサ(出口側温度検出手段)50、ガスクーラ19の冷媒出口側温度GTを検出するためのガスクーラ出口側温度センサ(ガスクーラ出口側温度検出手段)51、高段側の圧縮要素18B(圧縮手段)の吐出ガス温度DTを検出する吐出ガス温度センサ(吐出ガス温度検出手段)52、外気温度ATを検出するための外気温度センサ(外気温度検出手段)48等が接続されている。本実施例において、外気温度センサ48は、機械室17内に配設される電装箱25の外面などに配設されている。
Further, on the input side of the control device 9, an internal temperature sensor (cooled space temperature detecting means) 31 for detecting a current temperature (internal temperature) PT in the storage chamber 5 (cooled space), an
他方、制御装置9の出力側には、圧縮機18を駆動させる圧縮機モータ(DCモータ)18Mと、冷気循環用送風機12を駆動させる送風機モータ12M、ガスクーラ用送風機20を駆動させる送風機モータ20M、膨張弁8、補助膨張弁39、フレームヒータ(結露防止用加熱手段)15、警報手段として警報ランプ53等が接続されている。尚、警報手段は、警報ランプ53の他に、ブザーを採用しても良く、また、警報内容をコントロールパネル35の表示部に表示しても良い。
On the other hand, on the output side of the control device 9, a compressor motor (DC motor) 18M that drives the
圧縮機モータ18Mは、インバータ装置25を介して接続されており、これによって、圧縮機モータ18Mの運転周波数を任意に変更可能とされている。送風機モータ12M、20Mは、それぞれチョッパ回路などの駆動回路26、27を介して接続されており、これによって、回転数を任意に変更可能とされている。
The
また、膨張弁8及び補助膨張弁39は、それぞれ、制御装置9から出力される駆動電圧のパルス数に応じて、内蔵のステッピングモータを任意の角度だけ回転させ、この回転量を弁体の弁座に対する進退移動量に変換することにより、弁開度が調整される。
Further, the
以上の構成により、制御装置9により冷凍装置10が運転されると、圧縮機18の低段側圧縮要素18Aの吸込側(低圧部)に取り込まれた冷媒は、ここで中間圧まで昇圧される。この低段側圧縮要素18Aにて圧縮された冷媒は、図示しない連通管より密閉容器内に吐出される。
With the above configuration, when the
一端が密閉容器内にて開放した冷媒導入管は高段側圧縮要素18Bの吸込側に設けられており、低段圧縮要素18Aにて中間圧まで昇圧された冷媒と、合流器38を経た副回路42からの中間圧冷媒とが混合された冷媒が、当該冷媒導入管より高段側圧縮要素18B(中間圧部)内に流入され、ここで更に所定の高圧まで昇圧される。
The refrigerant introduction pipe whose one end is opened in the closed container is provided on the suction side of the high-
このとき、この高段側圧縮要素18Bにて圧縮された冷媒の圧力(高圧側圧力HP)は、超臨界圧力とされ、当該超臨界状態の冷媒は、冷媒吐出管24を介して、ガスクーラ19に流入される。尚、本実施例では、前記圧縮機18を構成する各圧縮要素18A、18Bは単一のモータで一体に結合された構成としているが、これに限定されない。
At this time, the pressure of the refrigerant compressed by the high-
ガスクーラ19を出た冷媒は通過する過程で冷却された後、分流器37に入り、第1の冷媒流が流れる副回路42と、第2の冷媒流が流れる主回路43とに分流される。副回路42に流入した第1の冷媒流は、補助膨張弁39で中間圧(即ち、低段側圧縮要素18Aの吐出圧力であり、高段側圧縮要素18Bの吸込圧力と略同圧)まで減圧される。
The refrigerant that has exited the
そして、中間熱交換器40の外管(第1の流路)40A内を通過し、当該外管(第1の流路)40A内を通過する過程で、内管40Bを通過する分流器37で分流された後の他方の冷媒流である第2の冷媒流と熱交換して蒸発する。その後、合流器38にて、低段側の圧縮要素18Aで圧縮された後の第2の冷媒流と合流して、高段側圧縮要素18B(中間圧部)に吸い込まれる。
Then, in the process of passing through the outer pipe (first flow path) 40A of the
一方、主回路43に流入した第2の冷媒流は、中間熱交換器40の内管(第2の流路)40B内を通過する過程で、補助膨張弁39によって減圧された第1の冷媒流と熱交換して冷却された後、内部熱交換器41の内管(第2の流路)41B内を通過する。当該内管(第2の流路)41B内を通過する過程で、外管(第1の流路)41A内を流れる蒸発器11から出た冷媒と熱交換して冷却される。
On the other hand, the second refrigerant flow flowing into the
そして、内部熱交換器41から流出された第1の冷媒流は、膨張弁8にて蒸発圧力まで減圧された後、蒸発器11内に流入し貯蔵室5内(被冷却空間)を熱源として蒸発し、内部熱交換器41の外管41Aを経て低段側の圧縮要素18(低圧部)に吸い込まれる。ここで、内部熱交換器41により、膨張弁8に流入する冷媒は、蒸発器11から流出した低温冷媒と熱交換されることで、冷却性能の向上を図ることができる。
The first refrigerant flow that has flowed out of the
このように、本実施例の冷凍装置10は、冷媒として自然冷媒であり、臨界圧力が低く、冷媒サイクルの高圧が超臨界状態となる二酸化炭素を使用するものである。そのため、環境への負荷軽減を図ることができると共に、冷却能力の確保を図ることができる。また、ガスクーラ19で冷却された後の冷媒を分流し、減圧膨張させた一方の副回路42を流れる第1の冷媒流により、分流された他方の主回路43を流れる第2の冷媒流を冷却する、所謂、スプリットサイクル冷却装置を用いることで、蒸発器11の入口の比エンタルピを小さくし、冷凍効果を大きくすることが可能となる。
As described above, the
このように、冷凍装置10が運転されると、冷却室14にて蒸発器11と熱交換された冷気は、冷気循環用送風機12により貯蔵室5に吐出されて、貯蔵室5内を循環した後、再び送風機12によって冷却室14内に帰還する循環を行う。
As described above, when the
(A−1)圧縮機18の運転制御
このとき、制御装置9は、庫内温度センサ31により検出される貯蔵室5内の温度PTを冷却目標温度とするように、圧縮機モータ18Mの運転周波数制御を行う。即ち、温度PTが冷却目標温度より低いときには、圧縮機モータ18Mの運転周波数を降下させて、高いときには運転周波数を上昇させる。
(A-1) Operation Control of
また、制御装置9は、上記圧縮機18の周波数制御に加えて庫内温度センサ31により検出される貯蔵室5内の現在温度PTが冷却目標温度より所定温度高い所定の上限温度HSTに達した場合、圧縮機モータ18Mを起動し、冷却目標温度よりも所定温度低い所定の下限温度LSTに達した場合、圧縮機モータ18Mを停止するサーモサイクルを実行し、庫内の現在温度PTを冷却目標温度に制御する。
In addition to the frequency control of the
また、上記圧縮機18の周波数制御に加えて、制御装置9は、吐出ガス温度センサ52が検出する圧縮機18の吐出ガス温度DTに基づき、当該吐出ガス温度DTが所定値(異常値)以上に上昇した場合、この吐出ガス温度DTを下げる方向に、即ち、圧縮機18の運転周波数を下げる方向に圧縮機18の回転数を制御する。これにより、安全性の確保を図っている。
In addition to the frequency control of the
(A−2)膨張弁8の開度制御
制御装置9は、膨張弁8の開度を蒸発器入口側温度センサ29にて検出される蒸発器11の冷媒入口側温度と、蒸発器出口側温度センサ30にて検出される蒸発器11の冷媒出口側温度で通常、過熱度制御する。これら蒸発器11の入口側温度と出口側温度の温度差が所定の温度差より小さい場合は、膨張弁8の開度を縮小し、大きい場合は、開度を拡大させる。
(A-2) Opening Control of
(A−3)膨張弁8の閉塞判定
上記膨張弁8の開度制御を行った際に、機器によって、主絞り手段の閉弁点近くで制御を行う場合、過熱度をとるために膨張弁8の開度を縮小しすぎると、弁が閉塞して過熱度がなくなり、更に開度を縮小する動作をしてしまう場合がある。当該膨張弁8の閉塞は、蒸発器11への冷媒流入がなくなり、これによって第2の冷媒流としての冷媒が、第1の冷媒流側に急激に、大量に流入することとなり、中間熱交換器40の第1の冷媒流の出口側温度IMTOが急激に低下する。
(A-3) Judgment determination of
そこで、制御装置9は、中間熱交換器出口側温度センサ50により出口側温度IMTOを所定のサンプリング周期で検出して、所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁8が閉塞したものと判断する。
Therefore, the control device 9 detects that the outlet side temperature IMTO is detected at a predetermined sampling cycle by the intermediate heat exchanger outlet
そして、当該膨張弁8の閉塞を検知した場合には、制御装置9は、膨張弁8を強制的に所定開度にまで拡張する制御を行う。
When the blockage of the
(A−4)ガスクーラ用送風機20の運転制御
制御装置9は、機械室17内の電装箱25に設けられた外気温度センサ48が検出する外気温度ATに基づき、ガスクーラ用送風機20の回転数を制御する。即ち、外気温度センサ48にて検出された外気温度ATが高い程、ガスクーラ用送風機20の回転数を上げ、外気温度ATが低い程、送風機20の回転数を下げる制御を行う。これにより、ガスクーラ19における冷却効率の向上を図りつつ、省エネ運転を実現する。
(A-4) Operation Control of
(A−5)フレームヒータ15の通電制御
制御装置9は、庫内温度センサ31により検出された貯蔵室5内の現在温度PTと、外気温度センサ48にて検出された外気温度ATとの温度差を算出し、当該温度差が大きい程、フレームヒータ15の通電率を大きくし、温度差が小さい程、フレームヒータ15の通電率を小さくする通電制御を行う。例えば、温度差が20℃では通電率を57%、温度差が25℃では通電率を72%、温度差が30℃では通電率を84%、温度差が35℃では、通電率を96%とする。これにより、結露が発生しやすい高外気温時程、フレームヒータ15の通電率を上昇させて、本体の前面開口22付近に発生する結露を効果的に防止することができる。また、結露が発生しにくい低外気温時では、フレームヒータ15の通電率を下げて、結露の発生を効果的に防止しつつ、省エネを図ることができる。
(A-5) Energization control of the
(A−6)補助膨張弁39の開度制御
制御装置9は、補助膨張弁39の弁開度を制御する際、先ず、所定のサンプリング周期で外気温度センサ48にて外気温度ATを検出し、記憶部34に取り込む。
(A-6) Opening Control of
そして、上述したように取得した現在の外気温度ATから中間熱交換器40の外管40Aの入口側温度IMTIの目標値IMTI1を算出する。このとき、制御装置9は、外気温度ATに基づき、所定の関数式を用いて入口側温度目標値IMTI1を算出する。
Then, the target value IMTI1 of the inlet side temperature IMTI of the
本実施例では、図5の外気温度ATに対する目標値STとの関係を示す図に示すように、制御装置9は、外気温度ATをxとし、入口側温度の目標値IMTI1をyとする一次関数を用いて目標値IMTI1を算出する。当該関数式は、予め制御装置9の記憶部34に記憶されているものである。
In the present embodiment, as shown in the diagram showing the relationship between the outside air temperature AT and the target value ST in FIG. 5, the control device 9 uses the outside air temperature AT as x and the inlet side temperature target value IMTI1 as y. The target value IMTI1 is calculated using the function. The function formula is stored in advance in the
本実施例では、冷媒として高圧側圧力HPが超臨界領域となる二酸化炭素を用いているため、当該一次関数(関数式)は、冷媒回路の高圧側圧力HPが超臨界領域にある場合と飽和領域にある場合とで傾きが異なる。具体的には、図5に示すように、当該二酸化炭素の超臨界温度付近、一例として外気温度ATが30℃以上では、30℃未満の場合と比べて、その関数式の傾きが大きくなる。 In this embodiment, carbon dioxide whose high-pressure side pressure HP is in the supercritical region is used as the refrigerant. Therefore, the linear function (function formula) is saturated when the high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit is in the supercritical region. The slope is different depending on the area. Specifically, as shown in FIG. 5, the slope of the functional expression becomes larger when the ambient temperature AT is around 30 ° C. or higher, for example, near the supercritical temperature of the carbon dioxide, compared to when it is lower than 30 ° C.
これは、冷媒として二酸化炭素を用いた場合、外気温度ATが30℃以上では、高圧側圧力HPが超臨界領域となるため、高圧側圧力HPが飽和領域となる外気温度ATが30℃未満の場合と比べて、外気温度ATの上昇による適正な中間圧力の変動が大きくなる。そのため、高圧側圧力の状況に追従して、中間圧力を適正とすべく、入口側温度目標値IMTI1を変更する。 This is because, when carbon dioxide is used as the refrigerant, the high pressure side pressure HP is in the supercritical region when the outside air temperature AT is 30 ° C. or higher, and therefore the outside air temperature AT in which the high pressure side pressure HP is in the saturation region is less than 30 ° C. Compared to the case, the fluctuation of the appropriate intermediate pressure due to the increase in the outside air temperature AT becomes larger. Therefore, the inlet-side temperature target value IMTI1 is changed so that the intermediate pressure is appropriate following the state of the high-pressure side pressure.
以上より、制御装置9は、取り込んだ外気温度ATから上記一次関数を用いて、当該外気温度ATに対する中間熱交換器40の入口側温度目標値IMTI1を取得する。そして、制御装置9は、取得された目標値IMTI1と、先ほど検出されて取り込まれた入口側温度IMTIとを比較し入口側温度IMTIが目標値IMTI1となるように補助膨張弁39の開度を制御する。このとき、入口側温度IMTIが目標値IMTI1から高いほど補助膨張弁39の弁開度をより絞る方向に、低いほど弁開度をより開く方向に操作量のパルス制御を行う。
As described above, the control device 9 acquires the inlet side temperature target value IMTI1 of the
また、当該補助膨張弁39の開度制御において、制御装置9は、所定のサンプリング周期で吐出ガス温度センサ52が検出する圧縮機18の吐出ガス温度DTを検出し、当該吐出ガス温度DTが所定値(異常値)以上に上昇した場合、この吐出ガス温度DTを下げる方向に、即ち、補助膨張弁39を拡張する方向に該補助膨張弁39の開度を制御する。これにより、安全性の確保を図っている。
In the opening degree control of the
(A−7)補助膨張弁39の温度差制御
尚、補助膨張弁39の開度制御は、上記入口側温度IMTIに基づく制御に限られず、本実施例のように出口側温度IMTOを検出する中間熱交換器出口側温度センサ50を備えた冷凍装置10では、第1の冷媒流の中間熱交換器40の出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeが所定の温度差目標値となるように開度を制御してもよい。
(A-7) Temperature difference control of the
この場合、検出された温度差IMTeが温度差目標値よりも小さいときには、補助膨張弁39の開度を縮小し、大きいときには開度を拡大する。これにより、第1の冷媒流の流量の適正化を図ることで、第1の冷媒流及びこれと分流された第2の冷媒流との最適な流量制御を実現し、スプリットサイクルによる効率改善効果を発揮することができる。
In this case, when the detected temperature difference IMTe is smaller than the temperature difference target value, the opening degree of the
上述したように、各温度センサ(外気温度センサ48、ガスクーラ出口側温度センサ51、中間熱交換器40の入口側温度センサ49、出口側温度センサ50、圧縮機の吐出ガス温度センサ52)が、正常に機能した場合は、上記のような制御を行う。これに対して、以下に、それぞれの温度センサが故障等により異常が発生した場合について詳述する。
As described above, each temperature sensor (outside
(B)外気温度センサ48異常時の制御
上記(A−4)、(A−5)、(A−6)で示したように、外気温度センサ48にて検出された外気温度ATは、ガスクーラ用送風機20の運転制御、フレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御に用いられている。各制御に用いられた外気温度センサ48が故障等により異常が発生した場合、制御装置9は、サーモサークルを実行している圧縮機18を起動する直前にガスクーラ出口側温度センサ51が検出するガスクーラの冷媒出口側温度GT1に基づいて外気温度ATを推定し、上記各制御のバックアップ制御を実行する。尚、ガスクーラの冷媒出口側温度GT1に基づく外気温度ATの推定方法は、複数有り、以下に、詳述する。尚、制御装置9は、所定のサンプリング周期にて外気温度センサ48の抵抗値が異常値(過小若しくは過大)であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。
(B) Control when the outside
(B−1)外気温度ATの第1の推定方法
第1の推定方法では、制御装置9は、外気温度センサ48の異常時に、ガスクーラ出口側温度センサ51が検出するガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1、若しくは、冷媒出口側温度GT1と一定の差e1(例えば、−2deg)を有する温度(GT1−e1)を外気温度ATとして代用する。
(B-1) First Estimation Method of Outside Air Temperature AT In the first estimation method, the control device 9 detects the refrigerant outlet side temperature of the
そのため、図6のフローチャートに示すように、制御装置9がステップS1において、外気温度センサ48の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により外気温度センサ48の異常を報知すると共に、ステップS2に進み、各ガスクーラ用送風機20の運転制御、フレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御に用いる外気温度ATとして、暫定的に、ガスクーラ出口側温度センサ51が検出するガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1を用いる。尚、圧縮機18の起動直前のガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1と実際の外気温度ATとが所定の温度差(例えば−2deg)があることを予め分かっている場合には、冷媒出口側温度GT1と一定の差e1(この場合−2deg)を有する温度(GT1−e1)を各制御に用いる外気温度ATとして用いてもよい。
Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 6, when the control device 9 detects an abnormality in the outside
そして、制御装置9は、ステップS3に進み、現在、圧縮機18がサーモサイクルにおける圧縮機18運転中であるか否かを判断し、庫内温度センサ31により検出される貯蔵室5内の現在温度PTが冷却目標温度よりも所定温度低い所定の下限温度LSTに達し、圧縮機モータ18Mを停止(サーモオフ)したら、ステップS4に進む。
Then, the control device 9 proceeds to step S3, determines whether or not the
ステップS4では、制御装置9は、ガスクーラ出口側温度センサ51にてガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1を検出し、当該冷媒出口側温度GT1若しくは、上記と同様に、当該冷媒出口側温度GT1と一定の差e1を有する温度(GT1−e1)を外気温度ATとしてメモリ34に記憶する。
In step S4, the control device 9 detects the refrigerant outlet side temperature GT1 of the
そして、制御装置9は、ステップS5に進み、庫内温度センサ31により検出される貯蔵室5内の現在温度PTが冷却目標温度よりも所定温度高い所定の上限温度HSTに達し、圧縮機モータ18Mを起動(サーモオン)したか否かを判断する。圧縮機18を起動していない場合には、ステップS4に戻り、再び、ガスクーラ出口側温度センサ51にてガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1を検出し、当該冷媒出口側温度GT1若しくは、当該冷媒出口側温度GT1と一定の差e1を有する温度(GT1−e1)を外気温度ATとしてメモリ34に書き換える。
Then, the control device 9 proceeds to step S5, where the current temperature PT in the
そして、ステップS5において、圧縮機18が起動した場合には、このとき、メモリ34に記憶されている圧縮機18を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1若しくは、これと一定の差e1を有する温度(GT1−e1)を外気温度ATとして採用し、各ガスクーラ用送風機20の運転制御、フレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御を行う。
In step S5, when the
具体的には、外気温度センサ48の異常時におけるガスクーラ用送風機20の運転制御は、代用された圧縮機18を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1若しくは、これと一定の差e1を有する温度(GT1−e1)が高い程、ガスクーラ用送風機20の回転数を上げ、圧縮機起動直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1、若しくは(GT1−e1)が低い程、送風機20の回転数を下げる制御を行う。
Specifically, the operation control of the gas
外気温度センサ48の異常時におけるフレームヒータ15の通電制御は、庫内温度センサ31により検出された貯蔵室5内の現在温度PTと、代用された圧縮機18を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1若しくは、これと一定の差e1を有する温度(GT1−e1)との温度差を算出し、当該温度差が大きい程、フレームヒータ15の通電率を大きくし、温度差が小さい程、フレームヒータ15の通電率を小さくする通電制御を行う。
The energization control of the
外気温度センサ48の異常時における補助膨張弁39の開度制御は、外気温度ATとして代用された圧縮機18を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1若しくは、これと一定の差e1を有する温度(GT1−e1)に基づき、所定の関係式を用いて中間熱交換器40の外管40Aの入口側温度の目標値IMTI1を算出する。そして、中間熱交換器入口側温度センサ49にて検出される入口側温度IMTIが入口側温度目標値IMTI1となるように補助膨張弁39の開度を制御する。
The opening degree control of the
制御装置9は、その後、ステップ5からステップS3に戻り、圧縮機18のサーモサイクル制御により圧縮機18が起動させる度に、推定される外気温度ATを書き換えて、以後も同様に、各ガスクーラ用送風機20の運転制御、フレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御を行う。そのため、圧縮機18が起動されるタイミング以外では、推定される外気温度ATは変更されないため、変更されるまでの間、前回の圧縮機18起動直前に検出されたガスクーラの冷媒出口側温度GT1若しくは、これと一定の差e1を有する温度(GT1−e1)を継続して外気温度ATと推定して各制御を行う。
Thereafter, the control device 9 returns from
これにより、通常、圧縮機18のサーモサイクル制御の実行により、圧縮機18が停止されてから次回起動されるまでの間に、周囲温度である外気温度ATと近似した温度となる圧縮機19の起動直前のガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1から外気温度ATを推定して、ガスクーラ用送風機20の回転数制御及びフレームヒータ15の通電制御、更には、補助膨張弁39の開度制御を実行することが可能となる。
As a result, the
そのため、従来の如く、外気温度センサ48の異常時に、ガスクーラ用送風機20の回転数制御及びフレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御を、予め設定された所定の外気温度ATとして行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度センサ48の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
Therefore, as usual, when the outside
本実施例では、圧縮機18を起動する直前のガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1は、圧縮機18のサーモサイクル制御における圧縮機18の停止から起動されるまでの間、所定のサンプリング周期でガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1を検出してメモリ34に順次書き換え、圧縮機18を起動する直前にメモリ34に記憶された冷媒出口側温度GT1若しくは、GT1−e1を外気温度ATとして代用している。これに限定されるものではなく、例えば、圧縮機18の停止から起動するまでに所定の遅延時間を設けている場合には、制御装置9は、当該遅延時間の終了間際にガスクーラ出口側温度センサ51によってガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1を検出し、圧縮機18を起動する直前のガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1若しくは、これと一定の差を有するGT1−e1を外気温度ATとして代用しても良い。
In the present embodiment, the refrigerant outlet side temperature GT1 of the
当該外気温度ATの推定方法では、外気温度センサ48の異常時において、ガスクーラ出口側温度センサ51により検出されるガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1又は当該冷媒出口側温度GTと一定の差を有する温度GT1−e1を外気温度ATとするため、バックアップ制御を容易に実現することが可能となる。
In the estimation method of the outside air temperature AT, when the outside
(B−2)外気温度ATの第2の推定方法
第2の推定方法では、制御装置9は、外気温度センサ48の異常時に、ガスクーラ出口側温度センサ51が検出するガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1と外気温度センサが検出する外気温度ATとの差eを、ガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、外気温度センサ48の異常時には、ガスクーラ出口側温度センサ51が検出するガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1が属する温度帯に対応する差eをデータベースから読み出し、冷媒出口側温度GT1と当該差eを有する温度を外気温度ATとして代用する。
(B-2) Second Estimation Method of Outside Air Temperature AT In the second estimation method, the control device 9 detects the refrigerant outlet side temperature of the
そのため、図7のフローチャートに示すように、先ず、制御装置9は、外気温度センサ48及びガスクーラ出口側温度センサ51の正常時(ステップS6)において、ステップS7に進み、圧縮機18のサーモサイクルにおける圧縮機起動(サーモオン)直前のガスクーラ19の冷媒出口温度GT1をガスクーラ出口温度センサ51にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、外気温度センサ48により外気温度ATを検出する。尚、冷媒出口温度GT1の検出方法は、上記推定方法1と同様であっても良い。
Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 7, first, the control device 9 proceeds to step S7 when the outside
そして、制御装置9は、圧縮機起動直前のガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1と、正常に機能している外気温度センサ48が検出する外気温度ATとの差eを算出し、ガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1の温度帯毎にメモリ34に記憶し、データベースを構築する。
Then, the control device 9 calculates a difference e between the refrigerant outlet side temperature GT1 of the
当該データベースは、例えば、図8に示すように、ガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1を10℃以下、10〜20℃、20〜30℃、30℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ冷媒出口側温度GT1と外気温度ATとの差eをA1、A2、A3、A4として記憶する。
For example, as shown in FIG. 8, the database divides the refrigerant outlet side temperature GT1 of the
そして、制御装置9は、ステップS8に進み、冷媒出口側温度GT1と外気温度ATとの差eは、圧縮機18の起動(サーモオン)直前のタイミング毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値AVe、例えば、これまでの平均値AVeと直近の値eとの平均値((AVe+e)/2)としてデータベースに記憶する。
Then, the control device 9 proceeds to step S8, and the difference e between the refrigerant outlet side temperature GT1 and the outside air temperature AT is a value obtained at each timing immediately before the
そして、ステップS9において、外気温度センサ48の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により外気温度センサ48の異常を報知すると共に、ステップS10に進む。そして、上記第1の推定方法と同様に、ガスクーラ出口側温度センサ51にて圧縮機18の起動直前のガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1を検出し、当該冷媒出口側温度GT1が属する温度帯に対応する冷媒出口側温度GT1と外気温度ATとの差eをメモリ34に記憶されたデータベースから読み出す。
If an abnormality of the outside
制御装置9は、検出された冷媒出口側温度GT1と読み出された差eを有する温度を外気温度ATと推定し、各ガスクーラ用送風機20の運転制御、フレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御を行う。
The control device 9 estimates the temperature having the detected refrigerant outlet side temperature GT1 and the read difference e as the outside air temperature AT, and controls the operation of each gas
具体的には、外気温度センサ48の異常時におけるガスクーラ用送風機20の運転制御は、代用された圧縮機18を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1とデータベースから読み出された差eを有する温度が高い程、ガスクーラ用送風機20の回転数を上げ、圧縮機起動直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1とデータベースから読み出された差eを有する温度が低い程、送風機20の回転数を下げる制御を行う。
More specifically, the operation control of the gas
外気温度センサ48の異常時におけるフレームヒータ15の通電制御は、庫内温度センサ31により検出された貯蔵室5内の現在温度PTと、代用された圧縮機18を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1とデータベースから読み出された差eを有する温度との温度差を算出し、当該温度差が大きい程、フレームヒータ15の通電率を大きくし、温度差が小さい程、フレームヒータ15の通電率を小さくする通電制御を行う。
The energization control of the
外気温度センサ48の異常時における補助膨張弁39の開度制御は、外気温度ATとして代用された圧縮機18を起動する直前のガスクーラの冷媒出口側温度GT1とデータベースから読み出された差eを有する温度に基づき、所定の関係式を用いて中間熱交換器40の外管40Aの入口側温度の目標値IMTI1を算出する。そして、中間熱交換器入口側温度センサ49にて検出される入口側温度IMTIが入口側温度目標値IMTI1となるように補助膨張弁39の開度を制御する。
The opening degree control of the
当該第2の推定方法の場合においても、第1の推定方法と同様に、圧縮機18のサーモサイクル制御により圧縮機18が起動させる度に、推定される外気温度ATを書き換えて、以後も同様に、各ガスクーラ用送風機20の運転制御、フレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御を行う。
Also in the case of the second estimation method, the estimated outside air temperature AT is rewritten every time the
これによっても、通常、圧縮機18のサーモサイクル制御の実行により、毎回近似した温度となる圧縮機18の起動直前のガスクーラ19の冷媒出口側温度GT1に基づいて外気温度ATを推定して、ガスクーラ用送風機20の回転数制御及びフレームヒータ15の通電制御、更には、補助膨張弁39の開度制御を実行することが可能となる。
Also by this, usually, by executing the thermocycle control of the
そのため、従来の如く、外気温度センサ48の異常時に、ガスクーラ用送風機20の回転数制御及びフレームヒータ15の通電制御、補助膨張弁39の開度制御を、予め設定された所定の外気温度ATとして行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該外気温度センサ48の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
Therefore, as usual, when the outside
また、当該外気温度ATの推定方法では、外気温度センサ48及び冷媒出口側温度センサ51が正常である場合に、冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に、外気温度ATと圧縮機18起動直前の冷媒出口側温度GT1との差eをデータベースとして構築しておき、外気温度センサ48の異常時に、圧縮機起動直前のガスクーラ出口側温度GT1とデータベースに構築された差eを有する温度を外気温度ATとして推定して用いることで、より精度の高いバックアップ制御を容易に、実現することが可能となる。
Further, in the estimation method of the outside air temperature AT, when the outside
特に、本実施例では、データベースに構築された外気温度ATと圧縮機18起動直前の冷媒出口側温度GT1との差eは、圧縮機18の起動(サーモオン)直前のタイミング毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。この際、直近の値に重みが置かれた平均値を採用した場合、機器の老朽化等をも考慮した差eを算出することができ、より精度の向上を図ることができる。
In particular, in this embodiment, the difference e between the outside air temperature AT constructed in the database and the refrigerant outlet side temperature GT1 immediately before the
また、上記各第1及び第2の推定方法を採用したバックアップ制御では、外気温度センサ48の異常発生を検出した際に、制御装置は、警報ランプ53やコントロールパネル35の表示部にて外気温度センサ48に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
Further, in the backup control employing the first and second estimation methods, when the occurrence of an abnormality in the outside
(B−3)外気温度センサ48及びガスクーラ出口側温度センサ51の双方の異常時の制御
制御装置9は、外気温度センサ48の異常に加えて、ガスクーラ出口側温度センサ51の異常をも検知した場合には、上述したような外気温度ATをガスクーラ出口側温度センサ51を用いて推定することができない。そのため、制御装置9は、ガスクーラ用送風機20の回転数を所定の回転数に固定して制御し、フレームヒータ15の通電率を所定値に固定して通電制御する。
(B-3) Control at the time of abnormality of both the outside
更に、制御装置9は、膨張弁8及び補助膨張弁39の開度を、所定の冷媒流量が確保される値(開き気味の指定開度)に維持する。補助膨張弁39の場合、当該所定の冷媒流量が確保される値とは、オイル戻しの確保可能な通常の制御範囲における平均値よりも大きい開度であり、膨張弁8の場合、過負荷運転を回避し、蒸発器11による冷却を確保可能な通常の制御範囲における平均値よりも大きい開度である。
Further, the control device 9 maintains the opening degree of the
これにより、円滑なオイル戻しの確保、過負荷運転の回避、及び蒸発器11による冷却を確保することが可能となる。
As a result, it is possible to ensure smooth oil return, avoid overload operation, and ensure cooling by the
また、制御装置9は、外気温度センサ48の異常に加えて、ガスクーラ出口側温度センサ51の異常をも検知した場合には、警報ランプ53やコントロールパネル35の表示部にて外気温度センサ48及びガスクーラ出口側温度センサ51に異常があったことを報知する。これにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
In addition to the abnormality of the outside
尚、上述した如き、外気温度センサの異常時の制御は、本実施例の如き高圧側の冷媒圧力(高圧圧力)がその臨界圧力以上(超臨界)となるスプリットサイクル(二段圧縮一段膨張中間冷却サイクル)を採用して冷凍装置10に限られるものではなく、通常の冷凍サイクルを構成する冷凍装置であっても同様の効果を奏する。
As described above, when the outside air temperature sensor is abnormal, the control is performed in the split cycle (two-stage compression / one-stage expansion intermediate) in which the refrigerant pressure (high pressure) on the high pressure side is higher than the critical pressure (supercritical) as in this embodiment. The refrigeration apparatus is not limited to the
(C)吐出ガス温度センサ52異常時の制御
上記(A−1)、(A−6)で示したように、吐出ガス温度センサ52にて検出された吐出ガス温度DTは、圧縮機18の運転周波数制御、補助膨張弁39の開度制御に用いられている。各制御に用いられた吐出ガス温度センサ52が故障等により異常が発生した場合、制御装置9は、外気温度センサ48が検出する外気温度ATが所定の外気温度AT1より高い場合、圧縮機18の運転周波数を、吐出ガス温度DTが上昇しないと想定される一定の低い値とすると共に、吐出ガス温度が上昇しないよう入口側温度目標値IMTI1を上昇させて補助膨張弁39の開度制御を行うバックアップ制御を実行する。尚、制御装置9は、所定のサンプリング周期にて吐出ガス温度センサ52の抵抗値が異常値(過小若しくは過大)であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。
(C) Control at the time of abnormality of the discharge
以下、図9のフローチャートを参照して吐出ガス温度センサ52異常時の具体的な制御について説明する。まず始めに、制御装置9が、ステップS11において、吐出ガス温度センサ52の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により吐出ガス温度センサ52の異常を報知すると共に、ステップS12に進み、各圧縮機18の運転周波数制御、補助膨張弁39の開度制御のバックアップ制御を実行するか否かを判断する。コントロールパネル35にて予め吐出ガス温度センサ52異常時のバックアップ制御を実行すると設定していた場合には、ステップS13に進み、設定していない場合には、ステップS18に進み、圧縮機18の運転を停止、若しくは、外気温度ATの温度毎に決められた十分大きい弁開度に補助膨張弁39を変更する。
Hereinafter, specific control when the discharge
ステップS12において、バックアップ制御の実行を設定していた場合には、ステップS13において、外気温度センサ48が検出する外気温度ATがメモリ34に記憶された所定の外気温度AT1、例えば25℃以上であるか否かを判断する。ここで、外気温度ATが25℃以上である場合には、制御装置9は、ステップS14に進み、圧縮機18の運転周波数を吐出ガス温度DTが上昇しないと想定される一定の低い値、即ち、吐出ガス温度DTの上昇が許容値内であることが予め確認された値、例えば、運転可能な周波数範囲におけるより低い周波数である40Hzに設定する。
If execution of the backup control is set in step S12, the outside temperature AT detected by the
その後、制御装置9は、ステップS15に進み、補助膨張弁39の開度制御に用いられる入口側温度目標値IMTI1を所定値、例えば5℃上昇させて設定する。即ち、補助膨張弁39の開度制御では、取り込んだ外気温度ATから上述した所定の一次関数を用いて、当該外気温度ATに対する中間熱交換器40の入口側温度目標値IMTI1を取得し、当該ステップS15において、この入口側目標値に5℃加算して、入口側目標値IMTI2とし、先ほど検出されて取り込まれた入口側温度IMTIと比較し入口側温度IMTIが補正目標値IMTI2となるように補助膨張弁39の開度を制御する。
Thereafter, the control device 9 proceeds to step S15, and sets the inlet side temperature target value IMTI1 used for opening control of the
そのため、外気温度ATが高い当該状況では、入口側温度IMTIが外気温度ATが所定温度以下の場合と比べて高い目標値IMTI2となるように制御されるため、補助膨張弁39の弁開度はより開き気味の開度となるように制御されることとなる。 Therefore, in this situation where the outside air temperature AT is high, the inlet side temperature IMTI is controlled to be higher than the target value IMTI2 compared to the case where the outside air temperature AT is equal to or lower than the predetermined temperature. The opening is controlled to be more open.
他方、ステップS13において、外気温度センサ48にて検出された外気温度ATが所定の外気温度AT1、例えば25℃に満たない場合には、当該バックアップ制御を実行することなくステップS16に進み、圧縮機18の運転周波数及び中間熱交換器の入口側温度の目標値IMTI1を変更することなくステップS17に進む。
On the other hand, in step S13, when the outside air temperature AT detected by the outside
このように、通常、吐出ガス温度DTの上昇と相当因果関係にある外気温度ATを用いて、吐出ガス温度DTの上昇を推定し、外気温度ATが所定の高い外気温度AT1となった場合でも、圧縮機18を停止させることなく、吐出ガス温度DTが上昇しないと想定される低い運転周波数にて継続して運転させることができる。
In this manner, even when the outside gas temperature DT is estimated to rise by using the outside air temperature AT that is normally in a causal relationship with the rise in the discharged gas temperature DT, the outside air temperature AT becomes a predetermined high outside air temperature AT1. The
そして、外気温度ATが所定の外気温度AT1より高い場合は、所定の冷媒流量が確保されるよう入口側温度目標値IMTI1を上昇させた補正目標値IMTI2を用いて補助膨張弁39の開度制御を行うため、中間熱交換器40にて蒸発器11に向かう第2の冷媒流を冷却する第1の冷媒流を流れる冷媒流量を適切に確保することができ、吐出ガス温度の上昇を抑えることができると共に、オイル戻しや、蒸発器11による冷却を確保することが可能となる。
When the outside air temperature AT is higher than the predetermined outside air temperature AT1, the opening degree control of the
そのため、吐出ガス温度センサ52の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
Therefore, appropriate backup control can be realized until the discharge
特に、吐出ガス温度DTが圧縮機18が異常高温となっているか否かを推定する所定の外気温度AT1は、吐出ガス温度DTの上昇が許容値内であることが予め確認された値を採用することにより、より安全性の確保を図ることが可能となる。 In particular, the predetermined outside air temperature AT1 for estimating whether or not the discharge gas temperature DT is abnormally high is a value that is confirmed in advance that the increase in the discharge gas temperature DT is within an allowable value. By doing so, it is possible to further ensure safety.
また、当該所定の外気温度AT1は、吐出ガス温度センサ52が正常に機能している状態で、当該外気温度センサ48が検出する外気温度ATが所定の外気温度AT1以下であるにもかかわらず、吐出ガス温度センサ52により検出された吐出ガス温度DTの上昇により補助膨張弁39の開度を拡張変更させた場合には、当該外気温度にて吐出ガス温度DTが異常高温となることから、そのときの外気温度ATを新たな所定の外気温度AT1としてメモリ34を書き換え変更する。そして、上記吐出ガス温度センサ52の異常時におけるバックアップ制御において当該変更後の所定の外気温度AT1を採用する。これにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。
Further, the predetermined outside air temperature AT1 is the state in which the discharge
その後、制御装置9は、ステップS16に進み、中間熱交換器入口側温度センサ49が異常があるか否かを判断する。異常がない場合には、ステップS11に戻り、上記バックアップ制御を継続する。他方、異常がある場合には、ステップS18に進み、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により吐出ガス温度センサ52に加えて入口側温度センサ49の異常を報知すると共に、圧縮機18を停止、若しくは、外気温度ATの温度毎に決められた十分大きい弁開度に補助膨張弁39を変更する。
Thereafter, the control device 9 proceeds to step S16, and determines whether or not the intermediate heat exchanger inlet
このように、吐出ガス温度センサ52の異常に加えて、入口側温度センサ49に異常が発生した場合には、好適な補助膨張弁39の開度制御を行うことができないため、圧縮機18を停止することで、安全性の確保を図ることができる。
Thus, in addition to the abnormality of the discharge
また、上記バックアップ制御では、吐出ガス温度センサ52や入口側温度センサ49の異常発生を検出した際に、制御装置9は、警報ランプ53やコントロールパネル35の表示部にて吐出ガス温度センサ52や入口側温度センサ49に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
In the backup control, when the occurrence of abnormality in the discharge
(D)出口側温度センサ50異常時の制御
上記(A−3)、(A−7)で示したように、出口側温度センサ50にて検出された中間熱交換器40の第1の冷媒流の出口側温度IMTOは、膨張弁8の閉塞判定及び補助膨張弁39の温度差制御に用いられている。各制御に用いられた出口側温度センサ50が故障等により異常が発生した場合、制御装置9は、入口側温度センサ49が検出する入口側温度IMTIに基づいて、上記各制御のバックアップ制御を実行する。尚、膨張弁8の閉塞判定では、入口側温度センサ49が検出する入口側温度IMTIに基づいて出口側温度IMTOを推定して行うものであり、当該入口側温度IMTIに基づく出口側温度IMTOの推定方法は、複数有り、以下に、詳述する。尚、制御装置9は、所定のサンプリング周期にて出口側温度センサ50の抵抗値が異常値(過小若しくは過大)であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。
(D) Control at the time of abnormality of the outlet
(D−1)出口側温度IMTOの第1の推定方法
第1の推定方法では、制御装置9は、出口側温度センサ50の異常時に入口側温度センサ49が検出する中間熱交換器40の第1の流路の入口側温度IMTIと一定の差IMTe1(例えば、+10deg)を有する温度(IMTI+IMTe1)を出口側温度IMTOとして代用する。
(D-1) First Estimating Method for the Outlet Side Temperature IMTO In the first estimating method, the control device 9 uses the first
そのため、制御装置9は出口側温度センサ50の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により出口側温度センサ50の異常を報知すると共に、膨張弁8の閉塞判定に用いる出口側温度IMTOとして、入口側温度センサ49が検出する入口側温度IMTIと一定の差IMTe1を有する温度(IMTI+IMTe1)を用いる。
Therefore, when the controller 9 detects an abnormality in the outlet
そして、当該推定された出口側温度IMTO(この場合、IMTI+IMTe1)が所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁8が閉塞したものと判断する。制御装置9は、当該膨張弁8の閉塞を検知した場合には、膨張弁8を強制的に所定開度だけ拡張する制御を行う。
When the estimated outlet side temperature IMTO (in this case, IMTI + IMTe1) falls below a predetermined temperature, it is determined that the
これにより、通常、出口側温度IMTOと所定の温度差となるように制御されている入口側温度IMTIを用いて膨張弁8の閉塞を判断することが可能となる。そのため、従来の如く、出口側温度センサ50の異常時に、膨張弁8の開度を、予め設定された所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い主絞り手段膨張弁8の制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ50の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
As a result, it is possible to determine whether or not the
特に、当該第1の推定方法では、入口側温度IMTIと一定の差IMTe1を有する温度を出口側温度IMTOとして代用した膨張弁閉塞判定を行うことにより、出口側温度センサ50の異常時おける入口側温度IMTIに基づくバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。
In particular, in the first estimation method, by performing expansion valve blockage determination in which the temperature having a certain difference IMTe1 from the inlet side temperature IMTI is used as the outlet side temperature IMTO, the inlet side when the outlet
(D−2)出口側温度IMTOの第2の推定方法
第2の推定方法では、制御装置9は、入口側温度IMTIと出口側温度IMTOとの差IMTeを、外気温度ATの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、出口側温度センサ50の異常時には、外気温度センサ48が検出する外気温度ATが属する温度帯に対応する差IMTeをデータベースから読み出し、入口側温度IMTIと当該差IMTeを有する温度を出口側温度IMTOとして代用する。
(D-2) Second estimation method of outlet side temperature IMTO In the second estimation method, the control device 9 calculates the difference IMTe between the inlet side temperature IMTI and the outlet side temperature IMTO for each temperature zone of the outside air temperature AT. When the outlet
そのため、図10のフローチャートに示すように、先ず、制御装置9は、出口側温度センサ50及び入口側温度センサ49の正常時(ステップS20)において、ステップS21に進み、所定のサンプリング周期にて、出口側温度IMTOを出口側温度センサ50にて、入口側温度IMTIを入口側温度センサ49にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、外気温度センサ48により外気温度ATを検出する。
Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 10, first, the control device 9 proceeds to step S21 when the outlet
そして、制御装置9は、圧縮機18の運転中における安定時、例えば、補助膨張弁39の開度制御を上記(A−6)の方法にて行っている場合には、入口側温度センサ49にて検出される入口側温度IMTIが目標値IMTI1と近い範囲にある場合、例えば、入口側温度IMTIと目標値IMTI1との差の絶対値が所定値KF未満である場合(IMTI−IMTI1<±KF)に、正常に機能している出口側温度センサ50が検出する出口側温度IMTOと、そのときの入口側温度センサ49が検出する入口側温度IMTIとの差IMTeを算出し、そのときの外気温度センサ48にて検出される外気温度ATの温度帯毎にメモリ34に記憶し、データベースを構築する。
Then, when the control device 9 is stable during operation of the
当該データベースは、例えば、図11に示すように、外気温度ATを10℃以下、10〜20℃、20〜30℃、30℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeをB1、B2、B3、B4として記憶する。 For example, as shown in FIG. 11, the database divides the outdoor air temperature AT into temperature zones of 10 ° C. or lower, 10-20 ° C., 20-30 ° C., 30 ° C. or higher, and the outlet side temperature IMTO and the inlet side temperature, respectively. The difference IMTe from IMTI is stored as B1, B2, B3, B4.
そして、制御装置9は、ステップS22に進み、出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値AVIMTe、例えば、これまでの平均値AVIMTeと直近の値IMTeとの平均値((AVIMTe+IMTe)/2)としてデータベースに記憶する。 Then, the control device 9 proceeds to step S22, and the difference IMTe between the outlet side temperature IMTO and the inlet side temperature IMTI is an average value for each temperature zone of the values obtained for each predetermined sampling period, or the latest The value is stored in the database as an average value AVIMTe with weights placed thereon, for example, an average value of the previous average value AVIMTe and the latest value IMTe ((AVMTe + IMTe) / 2).
そして、ステップS23において、出口側温度センサ50の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により出口側温度センサ50の異常を報知すると共に、ステップS24に進む。そして、外気温度センサ48にて外気温度ATを検出し、当該外気温度ATが属する温度帯に対応する出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeをメモリ34に記憶されたデータベースから読み出す。
In step S23, when an abnormality of the outlet
制御装置9は、そのときの入口側温度IMTIを入口側温度センサ49にて検出し、当該入口側温度IMTIと外気温度ATから読み出された差IMTeを有する温度(IMTI+IMTe)を出口側温度IMTOと推定し、膨張弁8の閉塞判定を行う。
The control device 9 detects the inlet-side temperature IMTI at that time by the inlet-
即ち、当該推定された出口側温度IMTO(この場合、IMTI+IMTe)が所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁8が閉塞したものと判断する。制御装置9は、当該膨張弁8の閉塞を検知した場合には、膨張弁8を強制的に所定開度だけ拡張する制御を行う。
That is, when the estimated outlet side temperature IMTO (in this case, IMTI + IMTe) falls below a predetermined temperature, it is determined that the
当該第2の推定方法の場合においても、第1の推定方法と同様に、通常、出口側温度IMTOと所定の温度差となるように制御されている入口側温度IMTIを用いて膨張弁8の閉塞を判断することが可能となる。そのため、従来の如く、出口側温度センサ50の異常時に、膨張弁8の開度を、予め設定された所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い膨張弁8の制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ50の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
Also in the case of the second estimation method, as with the first estimation method, the
また、当該出口側温度IMTOの推定方法では、出口側温度センサ50と、入口側温度センサ49が正常である場合に、外気温度ATの温度帯毎に、出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeをデータベースとして構築しておき、出口側温度センサ50の異常時に、そのときの外気温度ATに対応する差IMTeを検出された入口側温度IMTIに加算することで、出口側温度IMTOを推定して用いることで、より容易に、且つ高い精度にて、出口側温度センサ50の異常時おける入口側温度IMTIに基づくバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。
Further, in the estimation method of the outlet side temperature IMTO, when the outlet
(D−3)出口側温度IMTOの第3の推定方法
第3の推定方法では、制御装置9は、入口側温度IMTIと出口側温度IMTOとの差IMTeを、入口側温度IMTIの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、出口側温度センサ50の異常時には、入口側温度センサ49が検出する入口側温度IMTIが属する温度帯に対応する差IMTeをデータベースから読み出し、入口側温度IMTIと当該差IMTeを有する温度を出口側温度IMTOとして代用する。
(D-3) Third estimation method of the outlet side temperature IMTO In the third estimation method, the control device 9 calculates the difference IMTe between the inlet side temperature IMTI and the outlet side temperature IMTO for each temperature zone of the inlet side temperature IMTI. When the outlet
そのため、図12のフローチャートに示すように、先ず、制御装置9は、出口側温度センサ50及び入口側温度センサ49の正常時(ステップS25)において、ステップS26に進み、所定のサンプリング周期にて、出口側温度IMTOを出口側温度センサ50にて、入口側温度IMTIを入口側温度センサ49にて検出する。
Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 12, first, the control device 9 proceeds to step S26 when the outlet
そして、制御装置9は、圧縮機18の運転中における安定時、例えば、補助膨張弁39の開度制御を上記(A−6)の方法にて行っている場合には、入口側温度センサ49にて検出される入口側温度IMTIが目標値IMTI1と近い範囲にある場合、例えば、入口側温度IMTIと目標値IMTI1との差の絶対値が所定値KF未満である場合(IMTI−IMTI1<±KF)に、正常に機能している出口側温度センサ50が検出する出口側温度IMTOと、そのときの入口側温度センサ49が検出する入口側温度IMTIとの差IMTeを算出し、そのときの入口側温度IMTIの温度帯毎にメモリ34に記憶し、データベースを構築する。
Then, when the control device 9 is stable during operation of the
当該データベースは、例えば、図13に示すように、入口側温度IMTIを10℃以下、10〜20℃、20〜30℃、30℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeをC1、C2、C3、C4として記憶する。 For example, as shown in FIG. 13, the database divides the inlet side temperature IMTI into temperature zones of 10 ° C. or lower, 10-20 ° C., 20-30 ° C., 30 ° C. or higher. The difference IMTe from the temperature IMTI is stored as C1, C2, C3, C4.
そして、制御装置9は、ステップS27に進み、出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値AVIMTe、例えば、これまでの平均値AVIMTeと直近の値IMTeとの平均値((AVIMTe+IMTe)/2)としてデータベースに記憶する。 Then, the control device 9 proceeds to step S27, and the difference IMTe between the outlet side temperature IMTO and the inlet side temperature IMTI is an average value for each temperature zone of the values obtained for each predetermined sampling period, or the latest The value is stored in the database as an average value AVIMTe with weights placed thereon, for example, an average value of the previous average value AVIMTe and the latest value IMTe ((AVMTe + IMTe) / 2).
そして、ステップS28において、出口側温度センサ50の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により出口側温度センサ50の異常を報知すると共に、ステップS29に進む。そして、入口側温度センサ49にて入口側温度IMTIを検出し、当該入口側温度IMTIが属する温度帯に対応する出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeをメモリ34に記憶されたデータベースから読み出す。
In step S28, when an abnormality of the outlet
制御装置9は、そのときの入口側温度IMTIを入口側温度センサ49にて検出し、当該入口側温度IMTIから読み出された差IMTeを有する温度(IMTI+IMTe)を出口側温度IMTOと推定し、膨張弁8の閉塞判定を行う。
The control device 9 detects the inlet side temperature IMTI at that time by the inlet
即ち、当該推定された出口側温度IMTO(この場合、IMTI+IMTe)が所定の温度以下に低下した場合には、膨張弁8が閉塞したものと判断する。制御装置9は、当該膨張弁8の閉塞を検知した場合には、膨張弁8を強制的に所定開度だけ拡張する制御を行う。
That is, when the estimated outlet side temperature IMTO (in this case, IMTI + IMTe) falls below a predetermined temperature, it is determined that the
当該第3の推定方法の場合においても、上記第1及び第2の推定方法と同様に、通常、出口側温度IMTOと所定の温度差となるように制御されている入口側温度IMTIを用いて膨張弁8の閉塞を判断することが可能となる。そのため、従来の如く、出口側温度センサ50の異常時に、膨張弁8の開度を、予め設定された所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い膨張弁8の制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ50の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
Also in the case of the third estimation method, like the first and second estimation methods, the inlet side temperature IMTI that is normally controlled to be a predetermined temperature difference from the outlet side temperature IMTO is used. It is possible to determine whether the
また、当該出口側温度IMTOの推定方法では、出口側温度センサ50と、入口側温度センサ49が正常である場合に、入口側温度IMTIの温度帯毎に、出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeをデータベースとして構築しておき、出口側温度センサ50の異常時に、そのときの入口側温度IMTIに対応する差IMTeを検出された入口側温度IMTIに加算することで、出口側温度IMTOを推定して用いることで、より容易に、且つ高い精度にて、出口側温度センサ50の異常時おける入口側温度IMTIに基づくバックアップ制御を容易に実現することが可能となる。
Further, in the method of estimating the outlet side temperature IMTO, when the outlet
特に、この第2及び第3の推定方法では、データベースに構築された出口側温度IMTOと入口側温度IMTIとの差IMTeは、所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。この際、直近の値に重みが置かれた平均値を採用した場合、機器の老朽化等をも考慮した差eを算出することができ、より精度の向上を図ることができる。 In particular, in the second and third estimation methods, the difference IMTe between the outlet side temperature IMTO and the inlet side temperature IMTI constructed in the database is obtained by adopting an average value obtained for each predetermined sampling period. Therefore, it becomes possible to realize backup control with higher accuracy. At this time, when an average value in which the weight is placed on the latest value is adopted, the difference e can be calculated in consideration of the aging of the device, and the accuracy can be further improved.
更に、データベースの構築に用いられる各出口側温度IMTO及び入口側温度IMTIは、圧縮機18の運転中における冷却安定時における所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高い制御を実現することができる。
Furthermore, each outlet side temperature IMTO and inlet side temperature IMTI used for the construction of the database can be obtained by adopting an average value of values obtained for each predetermined sampling period at the time of stable cooling during the operation of the
また、上記各第1乃至第3の推定方法を採用したバックアップ制御では、出口側温度センサ50の異常発生を検出した際に、制御装置は、警報ランプ53やコントロールパネル35の表示部にて出口側温度センサ50に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
In the backup control employing the first to third estimation methods, when the abnormality of the outlet-
(D−4)出口側温度センサ50及び入口側温度センサ49の双方の異常時の制御
制御装置9は、出口側温度センサ50の異常に加えて、入口側温度センサ49の異常をも検知した場合には、上述したような入口側温度センサ49に基づいた出口側温度IMTOの推定による膨張弁8の閉塞判定を行うことができない。そのため、制御装置9は、所定の冷媒流量が確保される値(開き気味の指定開度)に膨張弁8の開度を維持した制御を行う。当該所定の冷媒流量が確保される値とは、蒸発器11による冷却を確保可能な通常の制御範囲における平均値よりも大きい開度である。
(D-4) Control at the time of abnormality of both the outlet
これにより、膨張弁8の閉塞を防止し、絞りすぎによる圧縮機18の過負荷運転を回避することができる。また、円滑なオイル戻しの確保、及び蒸発器11による冷却を確保することが可能となる。
Thereby, obstruction | occlusion of the
また、制御装置9は、出口側温度センサ50の異常に加えて、入口側温度センサ49の異常をも検知した場合には、警報ランプ53やコントロールパネル35の表示部にて外気出口側温度センサ50及び入口側温度センサ49に異常があったことを報知する。これにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
In addition to the abnormality of the outlet
(D−5)出口側温度センサ異常時の補助膨張弁制御
次に、(A−7)で示した補助膨張弁39の温度差制御を行っている場合の出口側温度センサ50異常時のバックアップ制御について説明する。先ず始めに、制御装置9は、補助膨張弁39の温度差制御を行っている際に出口側温度センサ50の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により出口側温度センサ50の異常を報知する。
(D-5) Auxiliary expansion valve control when the outlet side temperature sensor is abnormal Next, a backup when the outlet
そして、制御装置9は、それまで行っていた(A−7)の補助膨張弁39の温度差制御から(A−6)に示したような入口側温度センサ49にて検出された入口側温度IMTIに基づく補助膨張弁39の開度制御に移行する。
Then, the control device 9 detects the inlet side temperature detected by the inlet
具体的には、制御装置9は、補助膨張弁39の弁開度を制御する際、先ず、所定のサンプリング周期で入口側温度センサ49にて入口側温度IMTIを検出し、更に、外気温度センサ48にて外気温度ATを検出する。現在の入口側温度IMTIと、外気温度ATとから入口側温度IMTIの目標値IMTI1を算出する。
Specifically, when controlling the valve opening degree of the
そして、入口側温度IMTIが目標値IMTI1となるように補助膨張弁39の開度を制御する。このとき、入口側温度IMTIが目標値IMTI1から高いほど補助膨張弁39の弁開度をより絞る方向に、低いほど弁開度をより開く方向に操作量のパルス制御を行う。
Then, the opening degree of the
これにより、従来の如く、出口側温度センサ50の異常時に、補助膨張弁39の制御を、所定の開度に固定して行う場合と比べて、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該出口側温度センサ50の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
As a result, when the outlet
また、この場合においても、制御装置9は、警報ランプ53やコントロールパネル35の表示部にて出口側温度センサ50に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
Also in this case, the control device 9 informs that there is an abnormality in the outlet
(E)入口側温度センサ49異常時の制御
上記(A−6)若しくは、(A−7)で示したように、入口側温度センサ49にて検出された中間熱交換器40の第1の冷媒流の出口側温度IMTIは、補助膨張弁39の開度制御に用いられている。当該制御に用いられた入口側温度センサ49が故障等により異常が発生した場合、制御装置9は、補助膨張弁39の開度Qを所定の開度Q1とし、その状態で、吐出ガス温度センサ52が検出する圧縮機18の吐出ガス温度DTが所定値以上に上昇した場合、補助膨張弁39の開度Qを拡張させるバックアップ制御を実行する。尚、所定の開度Q1の決定方法は、複数有り、以下に、詳述する。尚、制御装置9は、所定のサンプリング周期にて入口側温度センサ49の抵抗値が異常値(過小若しくは過大)であるか否かを判断し、これにより、異常発生を検知する。
(E) Control at the time of abnormality of the inlet
(E−1)所定の開度Q1の第1の決定方法
第1の決定方法では、制御装置9は、補助膨張弁39の開度Qを、外気温度ATの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、入口側温度センサ49の異常時には、外気温度センサ48が検出する外気温度ATが属する温度帯に対応する開度Qをデータベースから読み出し、所定の開度Q1としてバックアップ制御を行う。
(E-1) First Determination Method of Predetermined Opening Q1 In the first determination method, the control device 9 stores the opening Q of the
そのため、図14のフローチャートに示すように、先ず、制御装置9は、外気温度センサ48及び入口側温度センサ49の正常時(ステップS30)において、ステップS31に進み、所定のサンプリング周期にて、外気温度ATを外気温度センサ48にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、補助膨張弁39の開度Qを検出(取得)する。
Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 14, first, the control device 9 proceeds to step S31 when the outside
そして、制御装置9は、圧縮機18の運転中における冷却安定時、例えば、補助膨張弁39の開度制御を上記(A−6)の方法にて行っている場合には、入口側温度センサ49にて検出される入口側温度IMTIが目標値IMTI1と近い範囲にある場合、例えば、入口側温度IMTIと目標値IMTI1との差の絶対値が所定値KF未満である場合(IMTI−IMTI1<±KF)に、外気温度センサ48にて外気温度ATを検出し、そのときの補助膨張弁39の開度Qをそのときの外気温度ATの温度帯毎にメモリ34に記憶し、データベースを構築する。
And the control apparatus 9 is an inlet side temperature sensor when the opening degree control of the auxiliary |
尚、補助膨張弁39の開度制御を上記(A−7)の温度差制御にて行っている場合では、圧縮機18の運転中における冷却安定時は、出口側温度センサ50にて検出される出口側温度IMTOと、入口側温度センサ49にて検出される入口側温度IMTIの温度差IMTeが所定の温度差目標値と近い範囲にある場合、例えば、温度差IMTeと温度差目標値との差の絶対値が所定値KG未満である場合を冷却安定時としてデータベースを構築する。
When the opening degree control of the
当該データベースは、例えば、図15に示すように、外気温度ATを10℃以下、10〜20℃、20〜30℃、30℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ補助膨張弁39の開度QをD1、D2、D3、D4として記憶する。
For example, as shown in FIG. 15, the database divides the outside air temperature AT into temperature zones of 10 ° C. or lower, 10-20 ° C., 20-30 ° C., 30 ° C. or higher, and the opening Q of the
そして、制御装置9は、ステップS32に進み、補助膨張弁39の開度Qは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値AVQ、例えば、これまでの平均値AVQと直近の値Qとの平均値((AVQ+Q)/2)としてデータベースに記憶する。
Then, the control device 9 proceeds to step S32, and the opening Q of the
そして、ステップS33において、入口側温度センサ49の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により入口側温度センサ49の異常を報知すると共に、ステップS34に進む。そして、外気温度センサ48にて外気温度ATを検出し、当該外気温度ATが属する温度帯に対応する補助膨張弁39の開度Qをメモリ34に記憶されたデータベースから読み出し、所定の開度Q1(バックアップ制御時における補正後の初期弁開度)とする。
In step S33, when an abnormality of the inlet
(E−2)所定の開度Q1の第2の決定方法
第2の決定方法では、制御装置9は、補助膨張弁39の開度Qを、出口側温度IMTOの温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、入口側温度センサ49の異常時には、出口側温度センサ50が検出する出口側温度IMTOが属する温度帯に対応する開度Qをデータベースから読み出し、所定の開度Q1としてバックアップ制御を行う。尚、当該バックアップ制御は、中間熱交換器40の出口側温度センサ50を用いるものであるため、当該出口側温度センサ50が上述したような膨張弁8の閉塞判定のために用いられている場合や、補助膨張弁39の開度制御を(A−7)に示した温度差制御にて行っている場合に特に有効となる。
(E-2) Second Determination Method of Predetermined Opening Q1 In the second determination method, the control device 9 stores the opening Q of the
そのため、図16のフローチャートに示すように、先ず、制御装置9は、出口側温度センサ50及び入口側温度センサ49の正常時(ステップS35)において、ステップS36に進み、所定のサンプリング周期にて、出口側温度IMTOを出口側温度センサ50にて検出し、当該検出時期と同時、若しくは、その前後で、補助膨張弁39の開度Qを検出(取得)する。
Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 16, first, the control device 9 proceeds to step S36 when the outlet
そして、制御装置9は、圧縮機18の運転中における冷却安定時、例えば、補助膨張弁39の温度差制御を上記(A−7)の方法にて行っている場合、出口側温度センサ50にて検出される出口側温度IMTOと、入口側温度センサ49にて検出される入口側温度IMTIの温度差IMTeが所定の温度差目標値と近い範囲にある場合、例えば、温度差IMTeと温度差目標値との差の絶対値が所定値KG未満である場合を冷却安定時として、出口側温度センサ50にて出口側温度IMTOを検出し、そのときの補助膨張弁39の開度Qをそのときの出口側温度IMTOの温度帯毎にメモリ34に記憶し、データベースを構築する。
And the control apparatus 9 makes the exit
当該データベースは、例えば、図17に示すように、出口側温度IMTOを10℃以下、10〜20℃、20〜30℃、30℃以上の温度帯毎に分け、それぞれ補助膨張弁39の開度QをE1、E2、E3、E4として記憶する。
For example, as shown in FIG. 17, the database divides the outlet side temperature IMTO into temperature zones of 10 ° C. or lower, 10-20 ° C., 20-30 ° C., 30 ° C. or higher, and the opening degree of the
そして、制御装置9は、ステップS37に進み、補助膨張弁39の開度Qは、所定のサンプリング周期毎に得られる値のそれぞれの温度帯毎の平均値、若しくは、直近の値に重みが置かれた平均値AVQ、例えば、これまでの平均値AVQと直近の値Qとの平均値((AVQ+Q)/2)としてデータベースに記憶する。
Then, the control device 9 proceeds to step S37, and the opening degree Q of the
そして、ステップS38において、入口側温度センサ49の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により入口側温度センサ49の異常を報知すると共に、ステップS39に進む。そして、出口側温度センサ50にて出口側温度IMTOを検出し、当該出口側温度IMTOが属する温度帯に対応する補助膨張弁39の開度Qをメモリ34に記憶されたデータベースから読み出し、所定の開度Q1(バックアップ制御時における補正後の初期弁開度)とする。
In step S38, if an abnormality of the inlet
(E−3)第1又は第2の決定方法で決定された所定の開度Q1を用いたバックアップ制御
ここで、上述した如き第1又は第2の決定方法で決定された所定の開度Q1を用いたバックアップ制御について図18のフローチャートを参照して説明する。先ず、制御装置9は、ステップS40にて入口側温度センサ49の異常を検出した場合には、警報ランプ(警報手段)53の点灯及びコントロールパネル35の表示部により入口側温度センサ49の異常を報知すると共に、ステップS41に進む。そして、補助膨張弁39の開度Qを現在の開度から上述した如く第1又は第2の決定方法で決定された所定の開度Q1を待避弁開度として変更する。
(E-3) Backup control using the predetermined opening Q1 determined by the first or second determination method Here, the predetermined opening Q1 determined by the first or second determination method as described above The backup control using this will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the controller 9 detects an abnormality of the inlet
そして、制御装置9は、その後、圧縮機18が運転中であるか否かを判断(ステップS42)し、運転中でない、即ち、圧縮機18のサーモサイクル運転において圧縮機18を停止(サーモオフ)した場合には、ステップS41に戻り、再度、補助膨張弁39の開度Qを第1又は第2の決定方法で決定された所定の開度Q1を待避弁開度とし、圧縮機18の起動(サーモオン)初期は、補助膨張弁39の開度Qは、当該待避弁開度とされる。
Then, the control device 9 determines whether or not the
そして、ステップS42において、圧縮機18が運転中である場合には、ステップS43に進み、制御装置9は、吐出ガス温度センサ52にて検出される圧縮機18の吐出ガス温度DTを所定のサンプリング周期にて検出し、当該吐出ガス温度DTが所定の高温度(所定値)以上に上昇した場合には、補助膨張弁39の開度Qを所定開度だけ拡張させる制御を行う。
In step S42, if the
これにより、従来の如く、入口側温度センサ49の異常時に、補助膨張弁39の制御を、所定の開度に固定して行う場合と比べて、圧縮機18のサーモサイクル運転における圧縮機18の起動時(サーモオン)では、第1又は第2の方法により決定された開度Q1を待避弁開度とし、その後、吐出ガス温度DTを考慮しながら補助膨張弁39の開度を拡張させることができるため、安全に、より精度の高い制御を実現することが可能となる。従って、当該入口側温度センサ49の修理・交換作業までの間、適切なバックアップ制御を実現することができる。
As a result, the
特に、入口側温度センサ49の異常発生時における補助膨張弁39の初期開度Q1は、第1の決定方法では、正常時に構築されたデータベースによる外気温度ATの温度帯毎に記憶されたそのときの開度を、第2の決定方法では、正常時に構築されたデータベースによる出口側温度IMTOの温度帯毎に記憶されたそのときの開度を、所定の開度Q1とすることにより、より正常時における制御に近似した補助膨張弁39の開度Qを用いて制御することが可能となる。これにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することができる。
In particular, the initial opening degree Q1 of the
特に、入口側温度センサ49の異常発生時において変更される補助膨張弁39の開度Q1(待避弁開度)は、何れの決定方法の場合においても、所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高いバックアップ制御を実現することが可能となる。この際、直近の値に重みが置かれた平均値を採用した場合、機器の老朽化等をも考慮した開度Q1とすることができ、より精度の向上を図ることができる。
In particular, the opening Q1 (retraction valve opening) of the
更に、データベースの構築に用いられる補助膨張弁39の開度は、圧縮機18の運転中における冷却安定時における所定のサンプリング周期毎に得られる値の平均値を採用することにより、より精度の高い制御を実現することができる。
Further, the opening degree of the
また、上記バックアップ制御では、入口側温度センサ49の異常発生を検出した際に、制御装置9は、警報ランプ53やコントロールパネル35の表示部にて入口側温度センサ49に異常があったことを報知することにより、修理・交換等のメンテナンス作業を早期に促すことが可能となる。
In the backup control, when the occurrence of an abnormality in the inlet
特に、上記本実施例では、冷媒として二酸化炭素を使用した冷凍装置10では、上述したような高圧側の冷媒圧力(高圧圧力)がその臨界圧力以上となる所謂二段圧縮一段膨張中間冷却サイクルを採用することにより、冷媒回路7が複雑化し、制御に用いるセンサ(検出手段)の数が増える。そのため、センサ数の増加により、センサの異常発生率も高くなるが、上述したように各温度センサ(外気温度センサ48、ガスクーラ出口側温度センサ51、中間熱交換器40の入口側温度センサ49、出口側温度センサ50、圧縮機の吐出ガス温度センサ52)の異常に対して効果的なバックアップ制御を実現できることから、安全且つ、貯蔵室5(被冷却空間)への冷却不良を最小限とすることができる。
In particular, in the present embodiment, in the
R 業務用冷凍庫(低温貯蔵庫)
1 断熱箱体
5 貯蔵室(被冷却空間)
7 冷媒回路
8 膨張弁(絞り手段。主絞り手段)
9 制御装置(制御手段)
10 冷凍装置
11 蒸発器
12 冷気循環用送風機
15 フレームヒータ(結露防止用加熱手段)
17 機械室
18 圧縮機(圧縮手段)
18A 低段側の圧縮要素
18B 高段側圧縮手段
19 ガスクーラ
20 ガスクーラ用送風機(送風手段)
22 前面開口
23 冷媒導入管
29 蒸発器入口側温度センサ
30 蒸発器出口側温度センサ
31 庫内温度センサ(被冷却空間温度検出手段)
32 タイマ(時限手段)
33 演算処理部
34 メモリ(記憶手段)
35 コントロールパネル
36 LCDパネル(設定手段)
37 分流器
38 合流器
39 補助膨張弁(補助絞り手段)
40 中間熱交換器
40A 外管(第1の冷媒流が流れる第1の流路)
40B 内管(第2の冷媒流が流れる第2の流路)
41 内部熱交換器
41A 外管
41B 内管
42 副回路
43 主回路
45 逆止弁
48 外気温度センサ(外気温度検出手段)
49 中間熱交換器入口側温度センサ(入口側温度検出手段)
50 中間熱交換器出口側温度センサ(出口側温度検出手段)
51 ガスクーラ出口側温度センサ(ガスクーラ出口側温度検出手段)
52 吐出ガス温度センサ(吐出ガス温度検出手段)
53 警報ランプ(警報手段)
R Commercial freezer (low temperature storage)
1
7
9 Control device (control means)
DESCRIPTION OF
17
18A Low stage
22
32 timer (time limit means)
33
35
37
40
40B Inner pipe (second flow path through which second refrigerant flow flows)
41
49 Intermediate heat exchanger inlet side temperature sensor (inlet side temperature detection means)
50 Intermediate heat exchanger outlet side temperature sensor (outlet side temperature detection means)
51 Gas cooler outlet side temperature sensor (gas cooler outlet side temperature detection means)
52 Discharge gas temperature sensor (discharge gas temperature detection means)
53 Alarm lamp (alarm means)
Claims (6)
前記ガスクーラを冷却する送風手段と、
前記蒸発器による冷却で結露が発生する箇所を加熱するための結露防止用加熱手段と、
前記圧縮手段、前記絞り手段、前記送風手段及び結露防止用加熱手段を制御する制御手段と、
外気温度ATを検出するための外気温度検出手段と、
前記ガスクーラの冷媒出口側温度GTを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、
前記蒸発器により冷却される被冷却空間の温度PTを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度GT1と前記外気温度検出手段が検出する外気温度ATとの差eを、前記ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、前記被冷却空間温度検出手段が検出する前記被冷却空間の温度PTに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度HSTにて前記圧縮手段を起動し、下限温度LSTにて停止するサーモサイクルを実行し、前記外気温度検出手段が検出する外気温度ATに基づいて前記送風手段及び/又は前記結露防止用加熱手段を制御すると共に、
前記外気温度検出手段の異常時には、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度GT1が属する前記温度帯に対応する前記差eを前記データベースから読み出し、前記冷媒出口側温度GT1と当該差eを有する温度を前記外気温度ATとして代用することを特徴とする冷凍装置。 In the refrigeration apparatus in which the refrigerant circuit is configured by the compression means, the gas cooler, the throttle means, and the evaporator,
A blowing means for cooling the gas cooler;
Heating means for preventing condensation for heating a portion where condensation occurs due to cooling by the evaporator;
Control means for controlling the compression means, the throttling means, the air blowing means, and the dew condensation preventing heating means;
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature AT;
A gas cooler outlet side temperature detecting means for detecting a refrigerant outlet side temperature GT of the gas cooler;
A cooled space temperature detecting means for detecting a temperature PT of the cooled space cooled by the evaporator,
The control means calculates the difference e between the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler detected by the gas cooler outlet side temperature detecting means and the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means, from the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler. It has a database constructed by storing each temperature zone, and based on the temperature PT of the cooled space detected by the cooled space temperature detecting means, the compression is performed at a predetermined upper limit temperature HST of the cooled space. And the thermocycle which starts at the lower limit temperature LST is executed, and the air blowing means and / or the dew condensation preventing heating means are controlled based on the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means,
When the outside air temperature detecting means is abnormal, the difference e corresponding to the temperature zone to which the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler detected by the gas cooler outlet side temperature detecting means belongs is read from the database, and the refrigerant outlet side temperature GT1. And a temperature having the difference e as a substitute for the outside air temperature AT .
前記圧縮手段、前記補助絞り手段及び前記主絞り手段を制御する制御手段と、
外気温度ATを検出するための外気温度検出手段と、
前記ガスクーラの冷媒出口側温度GTを検出するためのガスクーラ出口側温度検出手段と、
前記蒸発器により冷却される被冷却空間の温度PTを検出する被冷却空間温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度GT1と前記外気温度検出手段が検出する外気温度ATとの差eを、前記ガスクーラの冷媒出口側温度GT1の温度帯毎に記憶することにより構築されたデータベースを有し、前記被冷却空間温度検出手段が検出する前記被冷却空間の温度PTに基づき、当該被冷却空間の所定の上限温度HSTにて前記圧縮手段を起動し、下限温度LSTにて停止するサーモサイクルを実行し、前記外気温度検出手段が検出する外気温度ATに基づいて前記補助絞り手段を制御すると共に、
前記外気温度検出手段の異常時には、前記ガスクーラ出口側温度検出手段が検出する前記ガスクーラの冷媒出口側温度GT1が属する前記温度帯に対応する前記差eを前記データベースから読み出し、前記冷媒出口側温度GT1と当該差eを有する温度を前記外気温度ATとして代用することを特徴とする冷凍装置。 The compression means, the gas cooler, the auxiliary throttle means, the intermediate heat exchanger, the main throttle means, and the evaporator constitute a refrigerant circuit, and the refrigerant discharged from the gas cooler is divided into two flows, and the first The refrigerant flow is passed through the auxiliary throttle means to the first flow path of the intermediate heat exchanger, the second refrigerant flow is flowed to the second flow path of the intermediate heat exchanger, and then the main throttle means The first refrigerant flow and the second refrigerant flow are exchanged in the intermediate heat exchanger, and the refrigerant discharged from the evaporator is transferred to the low pressure portion of the compression means. In the refrigerating apparatus for sucking and sucking the first refrigerant flow from the intermediate heat exchanger into the intermediate pressure part of the compression means,
Control means for controlling the compression means, the auxiliary throttle means and the main throttle means;
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature AT;
A gas cooler outlet side temperature detecting means for detecting a refrigerant outlet side temperature GT of the gas cooler;
A cooled space temperature detecting means for detecting a temperature PT of the cooled space cooled by the evaporator,
The control means calculates the difference e between the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler detected by the gas cooler outlet side temperature detecting means and the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means, from the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler. It has a database constructed by storing each temperature zone, and based on the temperature PT of the cooled space detected by the cooled space temperature detecting means, the compression is performed at a predetermined upper limit temperature HST of the cooled space. And the auxiliary throttle means is controlled based on the outside air temperature AT detected by the outside air temperature detecting means.
When the outside air temperature detecting means is abnormal, the difference e corresponding to the temperature zone to which the refrigerant outlet side temperature GT1 of the gas cooler detected by the gas cooler outlet side temperature detecting means belongs is read from the database, and the refrigerant outlet side temperature GT1. And a temperature having the difference e as a substitute for the outside air temperature AT .
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