JP5819006B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
この発明は、冷媒を循環させる循環回路(冷凍サイクル)を備えた冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including a circulation circuit (refrigeration cycle) for circulating a refrigerant.
従来、高温側循環回路(高温側冷凍サイクル)と低温側循環回路(低温側冷凍サイクル)とを、カスケードコンデンサを介してカスケード接続して、二元冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。 Conventionally, a refrigeration apparatus that performs a dual refrigeration cycle by cascade-connecting a high-temperature side circulation circuit (high-temperature side refrigeration cycle) and a low-temperature side circulation circuit (low-temperature side refrigeration cycle) via a cascade capacitor is known.
従来の冷凍装置において、低温側循環回路の圧縮機の停止時に、高温側循環回路の圧縮機を運転し、低圧側循環回路の冷媒を冷却することで、低温側循環回路の圧力上昇を抑制するものが提案されている(特許文献1参照)。
例えば、低温側循環回路の蒸発器の霜取り運転を行う際に時には、低温側循環回路の圧縮機を停止させ、高温側循環回路の圧縮機を運転している。また、低温側循環回路の圧縮機が停止(サーモオフ)した状態において、低温側循環回路の圧縮機を再起動する場合、高温側循環回路の圧縮機を起動した後、所定時間経過後に、低温側循環回路の圧縮機を再起動している。In a conventional refrigeration system, when the compressor in the low-temperature side circulation circuit is stopped, the compressor in the high-temperature side circulation circuit is operated to cool the refrigerant in the low-pressure side circulation circuit, thereby suppressing the pressure increase in the low-temperature side circulation circuit. The thing is proposed (refer patent document 1).
For example, when performing the defrosting operation of the evaporator of the low temperature side circulation circuit, the compressor of the low temperature side circulation circuit is stopped and the compressor of the high temperature side circulation circuit is operated. In addition, when the compressor of the low-temperature side circulation circuit is restarted in a state where the compressor of the low-temperature side circulation circuit is stopped (thermo-off), after the predetermined time has elapsed after starting the compressor of the high-temperature side circulation circuit, The compressor of the circulation circuit is restarted.
しかしながら、従来の冷凍装置においては、低温側循環回路の圧縮機が停止して冷却運転が実施されない状態にもかかわらず、無駄に高温側循環回路の圧縮機を運転する必要があるという問題点があった。
例えば、低温側循環回路の冷媒に二酸化炭素を使用した場合において、低温側循環回路の設計圧力を、3〜4MPa程度に抑えるためには、低温側循環回路の蒸発器の霜取り運転時に、約30〜40分程度余分に高温側循環回路の圧縮機を運転する必要がある。この霜取り運転は、1日に4〜5回程度実施される。However, the conventional refrigeration system has a problem that it is necessary to wastefully operate the compressor of the high-temperature side circulation circuit despite the state where the compressor of the low-temperature side circulation circuit is stopped and the cooling operation is not performed. there were.
For example, in the case where carbon dioxide is used as the refrigerant in the low-temperature side circulation circuit, in order to suppress the design pressure of the low-temperature side circulation circuit to about 3 to 4 MPa, about 30 at the time of defrosting operation of the evaporator of the low-temperature side circulation circuit. It is necessary to operate the compressor of the high-temperature side circulation circuit for about 40 minutes. This defrosting operation is performed about 4 to 5 times a day.
また、低温側循環回路の圧縮機が停止(サーモオフ)し、低温側循環回路の圧縮機の再起動時に、高温側循環回路の圧縮機を起動してから所定時間(数十秒から数分間)経過後に、低温側循環回路の圧縮機を起動するため、プルダウン速度が遅くなるという問題点があった。 Also, when the compressor of the low-temperature side circulation circuit stops (thermo-off) and the compressor of the low-temperature side circulation circuit is restarted, the compressor of the high-temperature side circulation circuit is started for a predetermined time (tens of seconds to several minutes) Since the compressor of the low temperature side circulation circuit is started after the lapse, there is a problem that the pull-down speed becomes slow.
また、仮に、低温側循環回路の圧縮機の停止時に高温側循環回路の圧縮機を運転しない場合、低温側循環回路の圧縮機が長時間停止すると、低温側循環回路の冷媒が外気温度程度に温められ、圧力が上昇する。
このような低温側循環回路の圧力の上昇に対応するべく、低温側循環回路を構成する各部材の構造が頑丈にする必要がある。例えば、冷媒配管の肉厚を厚くする必要がある。このため、製造コストが増加してしまうという問題点があった。
また、低温側循環回路の冷媒の圧力が、設計圧力以上に上昇した場合には、安全弁から冷媒が放出される場合がある。この場合、低温側循環回路に冷媒を補充する必要が生じる。Also, if the compressor of the high-temperature side circulation circuit is not operated when the compressor of the low-temperature side circulation circuit is stopped, and the compressor of the low-temperature side circulation circuit is stopped for a long time, the refrigerant in the low-temperature side circulation circuit will reach about the outside temperature. Warm up and pressure rises.
In order to cope with such an increase in pressure in the low temperature side circulation circuit, it is necessary to make the structure of each member constituting the low temperature side circulation circuit sturdy. For example, it is necessary to increase the thickness of the refrigerant pipe. For this reason, there existed a problem that manufacturing cost will increase.
In addition, when the pressure of the refrigerant in the low-temperature side circulation circuit rises above the design pressure, the refrigerant may be released from the safety valve. In this case, it is necessary to replenish the low temperature side circulation circuit with the refrigerant.
この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、低温側循環回路の圧縮機が停止している際における、低温側循環回路の冷媒の圧力上昇を抑制することができる冷凍装置を得るものである。
また、低温側循環回路の圧縮機の停止時及び再起動時に、高温側冷媒回路の圧縮機を運転せずに、低温側循環回路の冷媒の圧力上昇を抑制することができる冷凍装置を得るものである。
また、低温側循環回路の設計圧力を低くすることができる冷凍装置を得るものである。The present invention was made to solve the above-described problems, and is a refrigeration apparatus that can suppress an increase in the pressure of refrigerant in the low-temperature side circulation circuit when the compressor in the low-temperature side circulation circuit is stopped. Is what you get.
In addition, when the compressor of the low-temperature side circulation circuit is stopped and restarted, a refrigeration apparatus capable of suppressing an increase in the pressure of the refrigerant in the low-temperature side circulation circuit without operating the compressor of the high-temperature side refrigerant circuit is obtained. It is.
Moreover, the freezing apparatus which can make low the design pressure of a low temperature side circulation circuit is obtained.
この発明に係る冷凍装置は、第1圧縮機、第1凝縮器、第1絞り装置、及び第1蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第1循環回路と、第2圧縮機、第2凝縮器、第2絞り装置、及び第2蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第2循環回路と、前記第1蒸発器と前記第2凝縮器とで構成され、前記第1蒸発器を流れる冷媒と前記第2凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、前記第2蒸発器と前記第2圧縮機との間の配管に開閉弁を介して接続された複数の膨張タンクと、前記開閉弁を制御する制御部と、を備え、前記第1圧縮機、前記第1凝縮器、前記第1絞り装置、前記第1蒸発器、前記第2圧縮機、および前記第2凝縮器は、室外ユニットに搭載され、前記複数の膨張タンクは、膨張タンクユニットに搭載され、前記制御部は、前記第2圧縮機が停止している際に、前記第2圧縮機の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、第1圧力値以上の場合、前記開閉弁を開状態にし、前記第2圧縮機の吸入側の圧力及び吐出側の圧力が、前記第1圧力値と比較して低い第2圧力値以下の場合、前記開閉弁を閉状態にし、前記第2圧縮機の再起動時に、予め設定した時間の間、前記開閉弁を開状態にすることを特徴とする。 The refrigeration apparatus according to the present invention includes a first circulation circuit in which a first compressor, a first condenser, a first expansion device, and a first evaporator are sequentially connected by piping to circulate a refrigerant, a second compressor, 2 condenser, a 2nd expansion device, and a 2nd evaporator are connected by piping one by one, and it comprises the 2nd circulation circuit through which a refrigerant circulates, the 1st evaporator and the 2nd condenser, and the 1st evaporation A plurality of cascade condensers that exchange heat between the refrigerant flowing through the condenser and the refrigerant flowing through the second condenser, and a pipe between the second evaporator and the second compressor via an on-off valve. An expansion tank; and a control unit that controls the on-off valve , the first compressor, the first condenser, the first throttling device, the first evaporator, the second compressor, and the first The two condensers are mounted on an outdoor unit, and the plurality of expansion tanks are expanded tank units. Is mounted, wherein, when the second compressor is stopped, at least one of the pressure of the pressure and the discharge side of the suction side of the second compressor, when the above first pressure value, the When the on-off valve is opened, and the suction-side pressure and the discharge-side pressure of the second compressor are equal to or lower than the second pressure value, which is lower than the first pressure value, the on-off valve is closed; When the second compressor is restarted, the on-off valve is opened for a preset time .
この発明は、第2蒸発器と第2圧縮機との間の配管に開閉弁を介して接続された膨張タンクを備えたので、高温側冷媒回路の圧縮機を運転せずに、低温側循環回路の冷媒の圧力上昇を抑制することができる。 Since the present invention includes the expansion tank connected to the pipe between the second evaporator and the second compressor via the on-off valve, the low-temperature side circulation can be performed without operating the compressor of the high-temperature side refrigerant circuit. An increase in the pressure of the refrigerant in the circuit can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following drawings, the size relationship of each component may be different from the actual one.
実施の形態1.
[構成]
図1は、この発明の実施の形態1における冷凍装置の冷媒回路図である。
図1に示すように、冷凍装置は、高温側循環回路A、及び低温側循環回路(負荷側回路)Bを有する。
高温側循環回路Aと低温側循環回路Bとは、カスケードコンデンサ8を介して、カスケード接続されている。
冷凍装置は、高温側循環回路Aと低温側循環回路Bとのそれぞれで、冷媒を循環させることで二元冷凍サイクルを行う。
[Constitution]
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus in
As shown in FIG. 1, the refrigeration apparatus includes a high temperature side circulation circuit A and a low temperature side circulation circuit (load side circuit) B.
The high temperature side circulation circuit A and the low temperature side circulation circuit B are cascade-connected via a
The refrigeration apparatus performs a dual refrigeration cycle by circulating a refrigerant in each of the high temperature side circulation circuit A and the low temperature side circulation circuit B.
ここで、低温側、高温側と称する構成における、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、冷凍装置における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
なお、本実施の形態1では、2つの冷媒回路を備えた二元冷凍サイクルについて説明するが、本発明に係る冷凍装置には、3つ以上の冷凍サイクルを備えた冷凍装置(多元冷凍装置)が含まれる。Here, in the configuration referred to as the low temperature side and the high temperature side, the level of temperature, pressure, etc. is not particularly determined in relation to absolute values, but is relative in terms of state, operation, etc. in the refrigeration apparatus. It will be determined.
In the first embodiment, a two-stage refrigeration cycle including two refrigerant circuits will be described. However, the refrigeration apparatus according to the present invention includes three or more refrigeration cycles (multi-source refrigeration apparatus). Is included.
(高温側循環回路A)
高温側循環回路Aは、高温側圧縮機1と、高温側凝縮器2と、高温側膨張弁3と、高温側蒸発器4と、を有する。
高温側圧縮機1と、高温側凝縮器2と、高温側膨張弁3と、高温側蒸発器4とは、冷媒配管によって、直列に配管接続されている。(High-temperature circuit A)
The high temperature side circulation circuit A includes a high
The high
高温側圧縮機1と、高温側凝縮器2と、高温側膨張弁3と、高温側蒸発器4は、後述する室外ユニット14に収納されている。
The high
高温側循環回路Aを循環させる冷媒は、地球温暖化係数(GWP)が比較的小さな冷媒(例えば、R410A、R134a、R32、又はHFO冷媒)を使用する。 As the refrigerant circulating through the high-temperature circuit A, a refrigerant having a relatively small global warming potential (GWP) (for example, R410A, R134a, R32, or HFO refrigerant) is used.
高温側圧縮機1は、高温側循環回路Aを流れる冷媒を吸入する。
高温側圧縮機1は、吸入した冷媒を圧縮して、高温且つ高圧の状態にして吐出する。
高温側凝縮器2は、高温側圧縮機1から吐出された冷媒と、空気との間で熱交換を行う。The high
The high
The high
高温側膨張弁3は、高温側凝縮器2から流出した冷媒を、減圧して膨張させる。
高温側蒸発器4は、高温側膨張弁3で減圧された冷媒と、低温側循環回路Bの低温側凝縮器7を流れる冷媒との間で熱交換を行う。The high temperature
The high
高温側蒸発器4及び低温側凝縮器7は、カスケードコンデンサ8を構成する。
カスケードコンデンサ8は、例えばプレート式の熱交換器で構成される。
なお、カスケードコンデンサ8は、プレート式の熱交換器に限定されず、シェルアンドチューブ式の熱交換器、又は二重管式の熱交換器などでも良い。The high
The
The
なお、高温側圧縮機1は、本発明における「第1圧縮機」に相当する。
高温側凝縮器2は、本発明における「第1凝縮器」に相当する。
高温側膨張弁3は、本発明における「第1絞り装置」に相当する。
高温側蒸発器4は、本発明における「第1蒸発器」に相当する。The high
The high
The high temperature
The high
(低温側循環回路B)
低温側循環回路Bは、低温側圧縮機5と、補助コンデンサ6と、低温側凝縮器7と、受液器9と、低温側流量調整弁10と、低温側第1電磁弁11と、低温側蒸発器12と、低温側高圧圧力センサ27と、低温側低圧圧力センサ28と、を有する。
低温側圧縮機5と、補助コンデンサ6と、低温側凝縮器7と、受液器9と、低温側第1電磁弁11と、低温側流量調整弁10と、低温側蒸発器12とは、冷媒配管によって、直列に配管接続されている。
低温側凝縮器7と低温側圧縮機5との間の配管には、低温側第2電磁弁17を介して、膨張タンク18a、膨張タンク18b、及び膨張タンク18cが接続されている。(Low-temperature circuit B)
The low temperature side circulation circuit B includes a low
The low
An
低温側高圧圧力センサ27は、低温側圧縮機5の吐出側の圧力を検出する。
低温側低圧圧力センサ28は、低温側圧縮機5の吸入側の圧力を検出する。The low temperature side
The low temperature side
低温側圧縮機5と、補助コンデンサ6と、低温側凝縮器7と、受液器9と、低温側高圧圧力センサ27と、低温側低圧圧力センサ28とは、後述する室外ユニット14に収納されている。
The low
低温側第1電磁弁11と、低温側流量調整弁10と、低温側蒸発器12は、冷却ユニット13に収納されている。
冷却ユニット13は、例えば、冷蔵冷凍ショーケース、ユニットクーラとして利用される。
冷却ユニット13は、液配管15と、ガス配管16とで、低温側循環回路Bに配管接続されている。The low temperature side
The cooling
The cooling
膨張タンク18a、18b、18c(以下、区別しない場合は単に「膨張タンク18」という)は、後述する膨張タンクユニット筐体31に収納されている。
なお、膨張タンクユニット筐体31は本発明における「膨張タンクユニット」に相当する。
The expansion
例えば、冷凍装置を据え付け時には、室外ユニット14と、冷却ユニット13と、膨張タンクユニット筐体31とを分離して運搬し、現地にて配管接続する。
For example, when installing the refrigeration apparatus, the
低温側循環回路Bを循環させる冷媒は、例えば、地球温暖化係数(GWP)が1である二酸化炭素(CO2)冷媒を使用する。 For example, a carbon dioxide (CO2) refrigerant having a global warming potential (GWP) of 1 is used as the refrigerant circulating in the low-temperature side circulation circuit B.
低温側圧縮機5は、低温側循環回路Bを流れる冷媒を吸入する。
低温側圧縮機5は、吸入した冷媒を圧縮して、高温且つ高圧の状態にして吐出する。
補助コンデンサ6は、低温側圧縮機5から吐出された冷媒と、空気との間で熱交換を行う。The low
The low
The
低温側凝縮器7は、補助コンデンサ6から流出された冷媒と、高温側循環回路Aの高温側蒸発器4を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
受液器9は、低温側凝縮器7から流出した冷媒のうち、余剰の冷媒を貯留する。The low-
The liquid receiver 9 stores excess refrigerant out of the refrigerant flowing out of the low
低温側流量調整弁10は、受液器9から流出した冷媒を、減圧して膨張させる。
低温側流量調整弁10は、温度式自動膨張弁又は電子式膨張弁で構成される。
低温側蒸発器12は、低温側流量調整弁10で減圧された冷媒と、流体(例えば、空気、水、冷媒、又はブライン等)との間で熱交換を行う。The low-temperature-side flow
The low temperature side flow
The low
低温側第2電磁弁17は、通電時に閉状態となる電磁弁である。
膨張タンク18は、内部に冷媒が貯えられる。
膨張タンク18は、例えば外径が400mm以下である。The low temperature side
The
The
なお、低温側圧縮機5は、本発明における「第2圧縮機」に相当する。
低温側凝縮器7は、本発明における「第2凝縮器」に相当する。
低温側流量調整弁10は、「第2絞り装置」に相当する。
低温側蒸発器12は、本発明における「第2蒸発器」に相当する。
低温側第2電磁弁17は、本発明における「開閉弁」に相当する。The low
The low
The low temperature side flow
The low
The low temperature side second
(高温側循環回路Aの動作)
高温側圧縮機1から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、高温側凝縮器2へ流入する。
高温側凝縮器2へ流入した冷媒は、空気との熱交換によって凝縮液化され、高圧で液相状態の冷媒となる。
高温側凝縮器2から流出した高圧で液相状態の冷媒は、高温側膨張弁3で減圧され、低温低圧で気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ8を構成する高温側蒸発器4で、低温側循環回路Bの低温側凝縮器7を流れている冷媒と熱交換して蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
このとき、低温側循環回路Bの低温側凝縮器7を流れている冷媒は、冷却される。
高温側蒸発器4から流出した冷媒は、高温側圧縮機1に再度吸入される。(Operation of high-temperature side circulation circuit A)
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the high-
The refrigerant flowing into the high
The high-pressure and liquid-phase refrigerant that has flowed out of the high-
This low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant evaporates by exchanging heat with the refrigerant flowing through the low-
At this time, the refrigerant flowing through the low
The refrigerant flowing out from the high
(低温側循環回路Bの動作)
低温側圧縮機5から吐出された高温高圧で気相状態の冷媒は、補助コンデンサ6に流入する。
この補助コンデンサ6では、高温高圧で気相状態の冷媒と空気とが熱交換し、冷媒が冷却されて若干温度が下がった状態になる。
補助コンデンサ6で冷却された冷媒は、カスケードコンデンサ8を構成する低温側凝縮器7に流入する。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、カスケードコンデンサ8を構成する高温側蒸発器4で、低温側循環回路Bの低温側凝縮器7を流れている冷媒と熱交換して蒸発し、低圧で気相状態の冷媒となる。
低温側凝縮器7に流入した冷媒は、高温側循環回路Aの高温側蒸発器4を流れている冷媒と熱交換して凝縮し、低温高圧の液相状態の冷媒となる。
このとき、高温側循環回路Aの高温側蒸発器4を流れている冷媒は、加温される。(Operation of low-temperature circuit B)
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the low-
In the
The refrigerant cooled by the
This low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant evaporates by exchanging heat with the refrigerant flowing through the low-
The refrigerant flowing into the low-
At this time, the refrigerant flowing through the high temperature side evaporator 4 of the high temperature side circulation circuit A is heated.
低温側凝縮器7から流出した低温高圧の液相状態の冷媒は、受液器9に流入する。
受液器9に流入した冷媒は、一部が余剰冷媒として蓄えられ、残りが低温側流量調整弁10に流入する。
低温側流量調整弁10に流入した高圧で液相状態の冷媒は、減圧され、気液二相状態の冷媒となる。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、低温側蒸発器12に流入する。
低温側蒸発器12では、冷媒が流体(例えば空気)と熱交換して蒸発し、高温低圧の気相状態の冷媒となる。
このとき、冷却ユニット13では冷却対象空間が冷却される。
低温側蒸発器12から流出した低圧で気相状態の冷媒は、低温側圧縮機5に再度吸入される。The low-temperature and high-pressure liquid phase refrigerant that has flowed out of the low-
A part of the refrigerant flowing into the liquid receiver 9 is stored as surplus refrigerant, and the rest flows into the low-temperature side flow
The high-pressure and liquid-phase refrigerant that has flowed into the low-temperature-side flow
This low-temperature, low-pressure, gas-liquid two-phase refrigerant flows into the low-
In the low
At this time, the cooling target space is cooled in the
The low-pressure gas-phase refrigerant that has flowed out of the low-
なお、本実施の形態1では、低温側循環回路Bの構成要素の1つとして受液器9が接続されているが、本発明はこれに限定されず、受液器9を接続しなくてもよい。
また、受液器9の代わりに低温側圧縮機5の吸入側にアキュムレーター等の受液器を接続するようにしてもよい。
つまり、受液器9は、冷凍装置の用途及び使用される冷媒等によって、接続の有無、種類の選定を決定すればよい。In the first embodiment, the liquid receiver 9 is connected as one of the components of the low temperature side circulation circuit B. However, the present invention is not limited to this, and the liquid receiver 9 is not connected. Also good.
Further, a liquid receiver such as an accumulator may be connected to the suction side of the low
That is, the liquid receiver 9 may determine the connection and the type of the connection depending on the use of the refrigeration apparatus and the refrigerant used.
次に、各ユニットにおける機器の配置及び機器の詳細を説明する。 Next, arrangement of devices in each unit and details of the devices will be described.
(室外ユニット14)
図2は、この発明の実施の形態1における冷凍装置の構成図である。
図2に示すように、室外ユニット14は、高温側筐体19と、低温側筐体20とを備える。
高温側筐体19及び低温側筐体20は、外形が同一の筐体で構成されている。
高温側筐体19及び低温側筐体20は、底板を共通架台21で共有している。
高温側筐体19及び低温側筐体20は、共通架台21上に隣接して設置されている。(Outdoor unit 14)
FIG. 2 is a configuration diagram of the refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 2, the
The high
The high
The high
高温側筐体19には、高温側圧縮機1、高温側凝縮器2、高温側膨張弁3、高温側送風機22、及び、高温側制御コントローラ24が設置されている。
高温側送風機22は、高温側筐体19の上部に設置され、高温側凝縮器2に空気を供給する。
高温側制御コントローラ24は、高温側機器の各種制御を実行する。The high
The high
The high
低温側筐体20には、低温側圧縮機5、補助コンデンサ6、受液器9、カスケードコンデンサ8、低温側送風機23、及び、低温側制御コントローラ26が設置されている。
低温側送風機23は、低温側筐体20の上部に設置され、高温側凝縮器2に空気を供給する。
低温側制御コントローラ26は、低温側機器の各種制御を実行する。
低温側制御コントローラ26は、低温側第2電磁弁17を制御する。The low
The low
The low
The low
なお、高温側、低温側の両者にまたがるカスケードコンデンサ8は、配置具合等を考慮して、高温側筐体19、低温側筐体20のどちらに配置してもよい。
Note that the
なお、低温側制御コントローラ26は、本発明における「制御部」に相当する。
The low
(膨張タンクユニット筐体31)
図3は、図2の室外ユニットをA方向から見た構成図である。
図3に示すように、膨張タンクユニット筐体31は、高温側筐体19および低温側筐体20の横に間隔を空けて配置されている。
膨張タンク18a、18b、18cは、膨張タンクユニット筐体31に収納されている。
膨張タンクユニット筐体31は、膨張タンクユニット架台30と、支え31bと、支え31cとを有する。
膨張タンクユニット架台30の上に、膨張タンク18aを搭載する。
支え31bの上に、膨張タンク18bを搭載する。
支え31cの上に、膨張タンク18cを搭載する。
つまり、膨張タンク18a、18b、18cは、膨張タンクユニット筐体31に、垂直方向に並んで搭載されている。(Expansion tank unit housing 31)
FIG. 3 is a configuration diagram of the outdoor unit of FIG. 2 viewed from the A direction.
As shown in FIG. 3, the expansion
The
The expansion
An
The
The
That is, the
膨張タンク18aの下部には、配管32aが接続されている。
膨張タンク18bの下部には、配管32bが接続されている。
膨張タンク18cの下部には、配管32cが接続されている。
配管32a、配管32b、配管32cは、配管32に集合し、低温側第2電磁弁17に接続されている。
配管32a、32b、32cを、膨張タンク18a、18b、18cの下部に接続するのは、冷凍機油を確実に回収するためである。A
A
A
The
The reason for connecting the
なお、本実施の形態1では、低温側第2電磁弁17が1個の場合を説明するが、本発明はこれに限らず、膨張タンク18a、18b、18cのそれぞれに設けてもよい。
また、膨張タンク18a、18b、18cは、膨張タンクユニット筐体31に収納したが、膨張タンク18a、18b、18cを積み上げても良い。In the first embodiment, the case where the number of the low temperature side second
The
後述するように、膨張タンク18a、18b、18cは、外径が270mm(肉厚8mm)で、長さが約1500mmである。
膨張タンク18a、18b、18cを、縦方向に並べて配置することによって、膨張タンクユニット筐体31の奥行きを400mm程度となる。
高温側筐体19及び低温側筐体20の奥行きは、800mm程度である。
高温側凝縮器2及び補助コンデンサ6の吸い込みスペースを、300mm確保することとする。
このため、膨張タンクユニット筐体31と室外ユニット14とを、1500mm程度のスペースに設置することができる。As will be described later, the
By arranging the
The depth of the high
The suction space for the high-
For this reason, the expansion tank unit housing | casing 31 and the
次に、膨張タンク18の容量について説明する。
Next, the capacity of the
図4は、この発明の実施の形態1における回路内容積と回路内圧力との関係を表す図である。
図4においては、以下の条件において、高温側循環回路A及び低温側循環回路Bの冷媒の循環が停止し、冷媒温度が周囲温度に上昇した場合の、低温側循環回路Bの冷媒の圧力と、低温側循環回路Bの回路内容積との関係を示している。
低温側循環回路Bの冷媒は、二酸化炭素である。
室外ユニット14の周囲温度(外気温度)は、46℃である。
低温側循環回路Bの低温側圧縮機5の称呼出力は、約28kW(約10馬力)である。
低温側蒸発器12の内容積は、約72リットルである。
低温側圧縮機5、補助コンデンサ6、低温側凝縮器7、及び、受液器9の内容積は、約40リットルである。
冷却ユニット13と室外ユニット14とをつなぐ液配管15及びガス配管16(以下「延長配管」ともいう)の長さが70mの場合、内容積は約48リットルである。
即ち、延長配管の長さが70mの場合、約160リットルに、膨張タンク18a、18b、18cの内容積を加えた値が、低温側循環回路Bの回路内容積である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the circuit internal volume and the circuit internal pressure in
In FIG. 4, the refrigerant pressure in the low-temperature side circulation circuit B when the refrigerant circulation in the high-temperature side circulation circuit A and the low-temperature side circulation circuit B stops and the refrigerant temperature rises to the ambient temperature under the following conditions: The relationship with the circuit internal volume of the low temperature side circulation circuit B is shown.
The refrigerant of the low temperature side circulation circuit B is carbon dioxide.
The ambient temperature (outside air temperature) of the
The nominal output of the low
The internal volume of the low
The internal volume of the low
When the length of the
That is, when the length of the extension pipe is 70 m, a value obtained by adding the internal volumes of the
図4に示すように、低温側循環回路Bの回路内容積が大きいほど、圧力上昇が少なくなる。
例えば、低温側循環回路Bの設計圧力を、R410Aを使用した場合と同等である4.15MPaとする場合、必要となる回路内容積(図中▲印)は約400リットルとなる。
上述した条件においては、膨張タンク18の合計内容積は、400リットルと160リットルとの差である240リットルが必要となる。
したがって、膨張タンク18a、18b、18cの3個のタンクを設ける場合、外径が270mm(肉厚8mm)で、長さが約1500mmとなる。As shown in FIG. 4, the larger the circuit volume of the low temperature side circulation circuit B, the smaller the pressure rise.
For example, when the design pressure of the low-temperature side circulation circuit B is 4.15 MPa, which is equivalent to the case where R410A is used, the required circuit internal volume (marked in the figure) is about 400 liters.
Under the conditions described above, the total internal volume of the
Therefore, when three tanks of the
また、延長配管の長さが35mの場合、必要となる回路内容積(図4の図中◆)は、約300リットルとなる。
上述した条件においては、膨張タンク18の合計内容積は、300リットルと160リットルとの差の140リットルが必要となる。
この場合、外径が270mm(肉厚8mm)で、長さが約1500mmの膨張タンク18が2個でよい。Further, when the length of the extension pipe is 35 m, the required circuit internal volume (♦ in FIG. 4) is about 300 liters.
Under the conditions described above, the total internal volume of the
In this case, two
なお、膨張タンク18の内容積及び個数は、上述した構成に限定されるものではなく、必要な内容積に応じて、適宜選定することができる。
The internal volume and number of the
ここで、低温側循環回路Bの冷媒に二酸化炭素を使用する場合、圧損が少ないため、ガス配管16の配管径を、HFC冷媒と比較して細くできる。
例えば、冷凍能力が28kWの冷凍装置において、R410Aを使用する場合にはガス配管16の配管径がφ31.75mmであるのに対し、二酸化炭素を使用する場合には、ガス配管16の配管径をφ19.05mmとすることが可能である。
ただし、配管内容積を確保するために、二酸化炭素を使用する場合であっても、HFC冷媒を使用した場合の配管と同じ配管径(φ31.75mm)にすれば、延長配管の内容積を増加させることができる。
例えば、延長配管の長さが70mの場合、ガス配管16の配管径をφ19.05mmからφ31.75mmに変更すると、内容積が約40リットル増加する。
よって、膨張タンク18の内容積を低減できる。Here, when carbon dioxide is used as the refrigerant of the low-temperature side circulation circuit B, since the pressure loss is small, the pipe diameter of the
For example, in a refrigeration system having a refrigeration capacity of 28 kW, the pipe diameter of the
However, even if carbon dioxide is used to secure the pipe internal volume, if the pipe diameter (φ31.75 mm) is the same as the pipe when HFC refrigerant is used, the internal volume of the extension pipe is increased. Can be made.
For example, when the length of the extension pipe is 70 m, the internal volume increases by about 40 liters when the pipe diameter of the
Therefore, the internal volume of the
なお、上述した条件では、周囲温度が46℃として、膨張タンク18の容量を算出したが、冷凍装置を使用する温度環境に応じて、膨張タンク18の内容積及び個数を適宜選定することができる。
例えば、周囲温度が32℃程度であれば、膨張タンク18の容量又は個数を削減できる。In the above-described conditions, the capacity of the
For example, if the ambient temperature is about 32 ° C., the capacity or number of the
このように、膨張タンク18を設けることで、低温側循環回路Bの冷媒の圧力上昇を抑制することができ、低温側循環回路Bの設計圧力を低くすることができる。
よって、低温側循環回路Bを構成する各部材の製造コストを低減できる。
例えば、膨張タンク18を設けずに、低温側循環回路Bの設計圧力を8.5MPaとした場合、プレートフィンチューブ式の低温側蒸発器12の内部に通す銅配管(ヘアピン)の仕様は、例えばφ9.52mm(肉厚0.8mm)程度になる。
一方、膨張タンク18を設けて、設計圧力を4.15MPaとした場合、低温側蒸発器12のヘアピンの仕様は、φ9.52mm(肉厚0.35mm)程度になる。
このように、ヘアピンの肉厚が半分程度にでき、材料費だけでも半分程度になる。
同様に、低温側圧縮機5、補助コンデンサ6、カスケードコンデンサ8、受液器9、液配管15、ガス配管16、膨張タンク18についても肉厚を低下することができる。
即ち、低温側循環回路Bの設計圧力を4.15MPa以下とした冷凍装置は、低温側循環回路Bの設計圧力が8.5MPaの冷凍装置と比較して、製造コストを半分以下に抑えることができる。Thus, by providing the
Therefore, the manufacturing cost of each member which comprises the low temperature side circulation circuit B can be reduced.
For example, when the design pressure of the low temperature side circulation circuit B is set to 8.5 MPa without providing the
On the other hand, when the
Thus, the thickness of the hairpin can be halved, and the material cost alone is halved.
Similarly, the wall thickness of the low
In other words, the refrigeration apparatus in which the design pressure of the low-temperature side circulation circuit B is 4.15 MPa or less can reduce the manufacturing cost to half or less compared to the refrigeration apparatus in which the design pressure of the low-temperature side circulation circuit B is 8.5 MPa. it can.
次に、膨張タンク18と連通する低温側第2電磁弁17の制御動作について説明する。
Next, the control operation of the low temperature side second
図5は、この発明の実施の形態1における冷凍装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、図5の各ステップに基づき説明する。FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the refrigeration apparatus in
Hereinafter, description will be given based on each step of FIG.
(S1)
低温側制御コントローラ26は、低温側圧縮機5が停止している際に、低温側高圧圧力センサ27で検出された低温側圧縮機5の吐出側の圧力と、低温側低圧圧力センサ28で検出された低温側圧縮機5の吸入側の圧力とを取得する。
そして、低温側圧縮機5の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、予め設定した圧力値P1以上であるか否かを判断する。
低温側圧縮機5の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、予め設定した圧力値P1以上でない場合、ステップS1を繰り返す。(S1)
The low
Then, it is determined whether at least one of the suction-side pressure and the discharge-side pressure of the low-
If at least one of the suction-side pressure and the discharge-side pressure of the low-
ここで、圧力値P1は、例えば、低温側循環回路Bの設計圧力に応じて設定する。例えば、設計圧力が4.15MPaの場合、センサの測定誤差及び電磁弁の動作時間等を考慮して、4MPaに設定する。
なお、圧力値P1は、本発明における「第1圧力値」に相当する。Here, the pressure value P1 is set according to the design pressure of the low temperature side circulation circuit B, for example. For example, when the design pressure is 4.15 MPa, the pressure is set to 4 MPa in consideration of the measurement error of the sensor and the operation time of the solenoid valve.
The pressure value P1 corresponds to the “first pressure value” in the present invention.
(S2)
低温側圧縮機5の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、予め設定した圧力値P1以上である場合、低温側制御コントローラ26は、低温側第2電磁弁17を開状態にする。
これによって、低温側循環回路Bの冷媒が、膨張タンク18a、18b、18cのそれぞれに流入する。即ち、低温側循環回路Bの回路内容積が増加し、冷媒の圧力が低下する。(S2)
When at least one of the suction-side pressure and the discharge-side pressure of the low-
Thereby, the refrigerant of the low temperature side circulation circuit B flows into each of the
(S3)
低温側制御コントローラ26は、低温側圧縮機5の吸入側の圧力又は吐出側の圧力が、予め設定した圧力値P2以下であるか否かを判断する。
低温側圧縮機5の吸入側の圧力又は吐出側の圧力が、予め設定した圧力値P2以下でない場合、ステップS2に戻り、低温側第2電磁弁17の開状態を維持する。
ここで、圧力値P2は、圧力値P1と比較して低い値に設定する。
なお、圧力値P2は、本発明における「第2圧力値」に相当する。(S3)
The low
When the pressure on the suction side or the pressure on the discharge side of the low
Here, the pressure value P2 is set to a value lower than the pressure value P1.
The pressure value P2 corresponds to the “second pressure value” in the present invention.
(S4)
低温側圧縮機5の吸入側の圧力又は吐出側の圧力が、予め設定した圧力値P2以下である場合、低温側制御コントローラ26は、低温側第2電磁弁17を閉状態にして、ステップS1に戻る。
このように、冷媒の圧力が低下した場合には、低温側第2電磁弁17を閉状態にして、膨張タンク18への冷媒の流入を停止させる。これによって、低温側圧縮機5の再起動時における冷媒の回収を短時間で行うことができる。(S4)
When the suction-side pressure or the discharge-side pressure of the low-
As described above, when the pressure of the refrigerant decreases, the low temperature side second
なお、例えば停電などによって、冷凍装置に対する電力供給が長時間停止する場合がる。
本実施の形態1における低温側第2電磁弁17は、通電時に閉状態となる電磁弁である。このため、停電等によって、低温側圧縮機5が停止している際にも、低温側第2電磁弁17は開状態となり、低温側循環回路Bの回路内容積が増加し、冷媒の圧力が低下する。Note that the power supply to the refrigeration apparatus may be stopped for a long time due to, for example, a power failure.
The low temperature side
(低温側圧縮機5の再起動時)
低温側制御コントローラ26は、低温側圧縮機5の再起動時に、予め設定した時間の間、低温側第2電磁弁17を開状態にする。
即ち、低温側圧縮機5の起動時に、低温側第2電磁弁17を開状態とし、予め設定した時間経過後、低温側第2電磁弁17を閉状態にする。
これによって、膨張タンク18内の冷媒を、低温側循環回路B内に回収することができる。(When restarting the low-temperature compressor 5)
The low
That is, when the low
Thereby, the refrigerant in the
なお、上述したステップS3及びS4の動作を省略し、低温側第2電磁弁17を開状態に維持しても良い。そして、低温側圧縮機5の再起動時から予め設定した時間を経過した後、低温側第2電磁弁17を閉状態にしても良い。
In addition, the operation | movement of step S3 and S4 mentioned above may be abbreviate | omitted, and the low temperature side
以上のように本実施の形態1においては、低温側蒸発器12と低温側圧縮機5との間の配管に低温側第2電磁弁17を介して接続された膨張タンク18を備えている。
このため、低温側循環回路Bの低温側圧縮機5が停止している際における、低温側循環回路Bの冷媒の圧力上昇を抑制することができる。
また、低温側循環回路Bの低温側圧縮機5の停止時及び再起動時に、高温側循環回路Aの高温側圧縮機1を運転せずに、低温側循環回路Bの冷媒の圧力上昇を抑制することができる。
また、低温側循環回路Bの設計圧力を低くすることができる。As described above, the first embodiment includes the
For this reason, when the low
Further, when the low
Moreover, the design pressure of the low temperature side circulation circuit B can be lowered.
また、低温側循環回路Bの冷媒として二酸化炭素を使用した場合において、低温側循環回路Bの設計圧力を、R410A冷媒を用いた場合と同等の4.15MPaとすることができる。
このため、低温側循環回路Bの構成部品である、低温側圧縮機5、補助コンデンサ6、カスケードコンデンサ8、受液器9、低温側蒸発器12(ショーケース、ユニットクーラ)、液配管15、及びガス配管16、並びに、膨張タンク18を、汎用性のあるHFC冷媒で使用の材料を使うことができる。
よって、地球温暖化に対応可能な二酸化炭素冷媒を使って、HFC冷媒の機種からのコストアップを大幅に抑えることができる。Further, when carbon dioxide is used as the refrigerant of the low-temperature side circulation circuit B, the design pressure of the low-temperature side circulation circuit B can be set to 4.15 MPa equivalent to that when the R410A refrigerant is used.
For this reason, the low
Therefore, the cost increase from the model of HFC refrigerant | coolant can be suppressed significantly using the carbon dioxide refrigerant | coolant which can respond to global warming.
また、低温側循環回路Bの低温側圧縮機5の停止時及び再起動時に、高温側循環回路Aの高温側圧縮機1を、無駄に運転する必要がなくなる。
また、低温側循環回路Bの低温側圧縮機5が停止(サーモオフ)した後の再起動時に、高温側循環回路Aの高温側圧縮機1を起動したから所定時間の経過を待って、低温側圧縮機5を再起動する必要が無くなる。このため、プルダウン速度が遅くなることがない。Further, when the low
Further, at the time of restart after the low
また、低温側第2電磁弁17は、通電時に閉状態となる電磁弁であるので、停電等によって、冷凍装置に対する電力供給が長時間停止する場合であっても、低温側循環回路Bの冷媒の圧力上昇を抑制することができる。
Further, since the low temperature side second
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2における冷凍装置の構成図である。
図6に示すように、配管33aは、膨張タンク18aの上部から膨張タンク18a内に差し込まれる。配管33aの端部は、膨張タンク18aの底に近い位置に配置される。
配管33bは、膨張タンク18bの上部から膨張タンク18b内に差し込まれる。配管33bの端部は、膨張タンク18bの底に近い位置に配置される。
配管33cは、膨張タンク18cの上部から膨張タンク18c内に差し込まれる。配管33cの端部は、膨張タンク18cの底に近い位置に配置される。
配管33a、配管33b、配管33cは、配管33に集合し、低温側第2電磁弁17に接続されている。
配管33a、33b、33cの端部を、膨張タンク18a、18b、18cの底に近い位置に配置するのは、冷凍機油を確実に回収するためである。
FIG. 6 is a configuration diagram of a refrigeration apparatus in
As shown in FIG. 6, the
The
The piping 33c is inserted into the
The
The reason why the ends of the
その他の構成、及び、動作は上記実施の形態1と同様である。
本実施の形態2においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
Also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3における冷凍装置の構成図である。
図7に示すように、高温側筐体19及び低温側筐体20の共通架台21の下部に、膨張タンク架台35を設けている。
膨張タンク架台35の上に、膨張タンク18a、18b、18cに搭載する。
つまり、膨張タンク架台35は、高温側筐体19及び低温側筐体20の下に隣接して配置され、膨張タンク18a、18b、18cは、膨張タンク架台35に、水平方向に並んで搭載されている。
なお、膨張タンク架台35は本発明における「膨張タンクユニット」に相当する。
FIG. 7 is a configuration diagram of a refrigeration apparatus according to
As shown in FIG. 7, an
The
That is, the
The
膨張タンク18aの下部には、配管34aが接続されている。
膨張タンク18bの下部には、配管34bが接続されている。
膨張タンク18cの下部には、配管34cが接続されている。
配管34a、配管34b、配管34cは、配管34に集合し、低温側第2電磁弁17に接続されている。
配管34a、34b、34cを、膨張タンク18a、18b、18cの下部に接続するのは、冷凍機油を確実に回収するためである。A
A
A
The
The reason why the
その他の構成、及び、動作は上記実施の形態1と同様である。
本実施の形態3においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、高温側筐体19及び低温側筐体20の共通架台21の下部に、膨張タンク架台35を設けているので、上記実施の形態1と比較して、膨張タンク18と室外ユニット14との設置幅(奥行き)を小さくすることができる。
例えば、膨張タンク18の外径が300mm以下であれば、室外ユニット14の奥行きを1000mm以下にできる。
よって、膨張タンク18があるにもかかわらずコンパクトな冷凍装置を提供できる。Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
Also in the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Further, since the
For example, if the outer diameter of the
Therefore, a compact refrigeration apparatus can be provided despite the presence of the
実施の形態4.
図8は、この発明の実施の形態4における冷凍装置の構成図である。
図8に示すように、配管36aは、膨張タンク18aの上部から膨張タンク18a内に差し込まれる。配管36aの端部は、膨張タンク18aの底に近い位置に配置される。
配管36bは、膨張タンク18bの上部から膨張タンク18b内に差し込まれる。配管36bの端部は、膨張タンク18bの底に近い位置に配置される。
配管36cは、膨張タンク18cの上部から膨張タンク18c内に差し込まれる。配管36cの端部は、膨張タンク18cの底に近い位置に配置される。
配管36a、配管36b、配管36cは、配管36に集合し、低温側第2電磁弁17に接続されている。
配管36a、36b、36cの端部を、膨張タンク18a、18b、18cの底に近い位置に配置するのは、冷凍機油を確実に回収するためである。
FIG. 8 is a block diagram of a refrigeration apparatus in
As shown in FIG. 8, the
The
The
The
The reason why the ends of the
その他の構成、及び、動作は上記実施の形態4と同様である。
本実施の形態4においても、実施の形態3と同様の効果を得ることができる。Other configurations and operations are the same as those in the fourth embodiment.
Also in the fourth embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
実施の形態5.
上記実施の形態1〜4では、高温側循環回路Aと低温側循環回路Bとをカスケード接続した冷凍装置について説明したが、本実施の形態5では、2段圧縮する冷凍装置について説明する。
In the first to fourth embodiments, the refrigeration apparatus in which the high-temperature side circulation circuit A and the low-temperature side circulation circuit B are cascade-connected has been described. In the fifth embodiment, a refrigeration apparatus that performs two-stage compression will be described.
図9は、この発明の実施の形態5における冷凍装置の冷媒回路図である。
図9に示すように、本実施の形態5の冷凍装置は、低段側圧縮機55、高段側圧縮機51、中間冷却器54、低段側第1電磁弁57、低段側第1流量調整弁56、及び低段側蒸発器58が順次配管接続され、冷媒が循環する循環回路を備えている。
また、ガスクーラ52の出口側を分岐し、中間冷却用流量調整弁53及び中間冷却器54を通過して減圧した冷媒を、低段側圧縮機55と高段側圧縮機51との間に供給する中間圧回路を備えている。
低段側蒸発器58と低段側圧縮機55との間の配管には、低段側第2電磁弁62を介して、膨張タンク63a、膨張タンク63b、及び膨張タンク63cが接続されている。FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus in
As shown in FIG. 9, the refrigerating apparatus of the fifth embodiment includes a
In addition, the refrigerant branched from the outlet side of the
An
本実施の形態5における冷凍装置の循環回路及び中間圧回路を循環させる冷媒は、地球温暖化係数(GWP)が1である二酸化炭素(CO2)冷媒を使用する。 Carbon dioxide (CO2) refrigerant having a global warming potential (GWP) of 1 is used as the refrigerant circulating in the circulation circuit and the intermediate pressure circuit of the refrigeration apparatus in the fifth embodiment.
低段側高圧圧力センサ64は、低段側圧縮機55の吐出側の圧力を検出する。
低段側低圧圧力センサ65は、低段側圧縮機55の吸入側の圧力を検出する。The low stage high pressure sensor 64 detects the pressure on the discharge side of the
The low stage
低段側第1流量調整弁56と、低段側第1電磁弁57と、低段側蒸発器58は、低段側冷却ユニット59に収納されている。
低段側冷却ユニット59は、例えば、冷蔵冷凍ショーケース、ユニットクーラとして利用される。
低段側冷却ユニット59は、低段側液配管60と、低段側ガス配管61とで、循環回路に配管接続されている。The low-stage first flow
The low-
The low-
低段側第2電磁弁62は、通電時に閉状態となる電磁弁である。
低段側第2電磁弁62は、コントローラ66によって制御される。The low-stage second
The low-stage second
膨張タンク63a、63b、63c(以下、区別しない場合は単に「膨張タンク63」という)の内容積及び個数は、回路内容積と回路内圧力との関係、及び、設計圧力に基づき、実施の形態1で説明した技術思想を適用して、適宜選定することができる。
The internal volume and the number of
なお、低段側圧縮機55は、本発明における「第1段圧縮機」に相当する。
高段側圧縮機51は、本発明における「第2段圧縮機」に相当する。
ガスクーラ52は、本発明における「放熱器」に相当する。
低段側第1流量調整弁56は、本発明における「絞り装置」に相当する。
低段側蒸発器58は、本発明における「蒸発器」に相当する。
低段側第2電磁弁62は、本発明における「開閉弁」に相当する。
コントローラ66は、本発明における「制御部」に相当する。The
The
The
The low-stage-side first flow
The low-
The low-stage second
The
次に、本実施の形態5における冷凍装置の動作について説明する。
Next, operation | movement of the freezing apparatus in this
図10は、この発明の実施の形態5における冷凍装置の動作を表すモリエル線図である。
低段側蒸発器58を流出した低圧で気相状態の冷媒(図10のF点)は、低段側圧縮機55に吸い込まれ、中間圧力まで圧縮される。
低段側圧縮機55から吐出された過熱蒸気(図10のG点)は、中間冷却器54を流出した中間圧の冷媒と合流し(図10のH点)、高段側圧縮機51に入る。FIG. 10 is a Mollier diagram representing the operation of the refrigeration apparatus in
The low-pressure gas-phase refrigerant (point F in FIG. 10) that has flowed out of the low-
The superheated steam (point G in FIG. 10) discharged from the low-
高段側圧縮機51で圧縮されたガス冷媒(図10のJ点)は、ガスクーラ52で冷却されて若干過冷却された状態(図10のK点)となる。
ガスクーラ52を流出した冷媒の大部分は、中間冷却器54の高圧側を通って、さらに過冷却を増した状態(図10のM点)となり、低段側第1流量調整弁56に流入する。The gas refrigerant compressed by the high-stage compressor 51 (point J in FIG. 10) is cooled by the
Most of the refrigerant that has flowed out of the gas cooler 52 passes through the high-pressure side of the
低段側第1流量調整弁56に流入した過冷却状態の液冷媒は、減圧され、気液二相状態の冷媒となる(図10のQ点)。
この低温低圧で気液二相状態の冷媒は、低段側蒸発器58に流入する。
低段側蒸発器58では、冷媒が流体(例えば空気)と熱交換して蒸発し、高温低圧の気相状態の冷媒となる。
このとき、低段側冷却ユニット59では冷却対象空間が冷却される。
低段側蒸発器58から流出した低圧で気相状態の冷媒(図10のF点)は、低段側圧縮機55に再度吸入される。The supercooled liquid refrigerant that has flowed into the low-stage-side first flow
This low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the low-
In the low-
At this time, the space to be cooled is cooled in the low-
The low-pressure gas-phase refrigerant (point F in FIG. 10) that has flowed out of the low-
一方、ガスクーラ52の出口側を分岐した冷媒は、中間冷却用流量調整弁53で中間圧力まで減圧された冷媒(図10のN点)となる。この中間圧の冷媒は、中間冷却器54の中間圧側に流入する。
中間冷却器54の中間圧側に流入した冷媒は、中間冷却器54の高圧側を流れる冷媒と熱交換して、低段側第1電磁弁57へ向かう高圧ガス(図10のK点)の過冷却度を大きくする(図10のM点)。
中間冷却器54の中間圧側は、冷媒液と蒸気が共存する状態にあるが、ここから乾き飽和状態に近い蒸気(図10H点)が高段側圧縮機51に吸い込まれる。On the other hand, the refrigerant branched on the outlet side of the
The refrigerant that has flowed into the intermediate pressure side of the
The intermediate pressure side of the
次に、膨張タンク63と連通する低段側第2電磁弁62の制御動作について説明する。
低段側第2電磁弁62の制御動作は、上述した実施の形態1における低温側第2電磁弁17の制御動作と同様の技術思想を適用することができる。Next, the control operation of the low-stage second
The same technical idea as the control operation of the low temperature side second
図11は、この発明の実施の形態5における冷凍装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、図11の各ステップに基づき説明する。FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the refrigeration apparatus in
Hereinafter, a description will be given based on each step of FIG.
(S11)
コントローラ66は、低段側圧縮機55が停止している際に、低段側高圧圧力センサ64で検出された低段側圧縮機55の吐出側の圧力と、低段側低圧圧力センサ65で検出された低段側圧縮機55の吸入側の圧力とを取得する。
そして、低段側圧縮機55の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、予め設定した圧力値P1以上であるか否かを判断する。
低段側圧縮機55の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、予め設定した圧力値P1以上でない場合、ステップS11を繰り返す。(S11)
The
Then, it is determined whether at least one of the suction-side pressure and the discharge-side pressure of the low-
If at least one of the suction-side pressure and the discharge-side pressure of the low-
ここで、圧力値P1は、例えば、循環回路の設計圧力に応じて設定する。例えば、設計圧力が4.15MPaの場合、センサの測定誤差及び電磁弁の動作時間等を考慮して、4MPaに設定する。
なお、圧力値P1は、本発明における「第1圧力値」に相当する。Here, the pressure value P1 is set according to the design pressure of the circulation circuit, for example. For example, when the design pressure is 4.15 MPa, the pressure is set to 4 MPa in consideration of the measurement error of the sensor and the operation time of the solenoid valve.
The pressure value P1 corresponds to the “first pressure value” in the present invention.
(S12)
低段側圧縮機55の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、予め設定した圧力値P1以上である場合、コントローラ66は、低段側第2電磁弁62を開状態にする。
これによって、循環回路の冷媒が、膨張タンク63a、63b、63cのそれぞれに流入する。即ち、循環回路の回路内容積が増加し、冷媒の圧力が低下する。(S12)
When at least one of the suction-side pressure and the discharge-side pressure of the low-
As a result, the refrigerant in the circulation circuit flows into the
(S13)
コントローラ66は、低段側圧縮機55の吸入側の圧力又は吐出側の圧力が、予め設定した圧力値P2以下であるか否かを判断する。
低段側圧縮機55の吸入側の圧力又は吐出側の圧力が、予め設定した圧力値P2以下でない場合、ステップS12に戻り、低段側第2電磁弁62の開状態を維持する。
ここで、圧力値P2は、圧力値P1と比較して低い値に設定する。
なお、圧力値P2は、本発明における「第2圧力値」に相当する。(S13)
The
When the suction-side pressure or the discharge-side pressure of the low-
Here, the pressure value P2 is set to a value lower than the pressure value P1.
The pressure value P2 corresponds to the “second pressure value” in the present invention.
(S14)
低段側圧縮機55の吸入側の圧力又は吐出側の圧力が、予め設定した圧力値P2以下である場合、コントローラ66は、低段側第2電磁弁62を閉状態にして、ステップS11に戻る。
このように、冷媒の圧力が低下した場合には、低段側第2電磁弁62を閉状態にして、膨張タンク63への冷媒の流入を停止させる。これによって、低段側圧縮機55の再起動時における冷媒の回収を短時間で行うことができる。(S14)
When the suction-side pressure or the discharge-side pressure of the low-
As described above, when the pressure of the refrigerant decreases, the low-stage second
なお、例えば停電などによって、冷凍装置に対する電力供給が長時間停止する場合がる。
本実施の形態5における低段側第2電磁弁62は、通電時に閉状態となる電磁弁である。このため、停電等によって、低段側圧縮機55が停止している際にも、低段側第2電磁弁62は開状態となり、循環回路の回路内容積が増加し、冷媒の圧力が低下する。Note that the power supply to the refrigeration apparatus may be stopped for a long time due to, for example, a power failure.
The low-stage second
(低段側圧縮機55の再起動時)
コントローラ66は、低段側圧縮機55の再起動時に、予め設定した時間の間、低段側第2電磁弁62を開状態にする。
即ち、低段側圧縮機55の起動時に、低段側第2電磁弁62を開状態とし、予め設定した時間経過後、低段側第2電磁弁62を閉状態にする。
これによって、膨張タンク63内の冷媒を、循環回路内に回収することができる。(When the low-
When the low-
That is, when the low-
Thereby, the refrigerant in the expansion tank 63 can be recovered in the circulation circuit.
なお、上述したステップS13及びS14の動作を省略し、低段側第2電磁弁62を開状態に維持しても良い。そして、低段側圧縮機55の再起動時から予め設定した時間を経過した後、低段側第2電磁弁62を閉状態にしても良い。
In addition, the operation | movement of step S13 and S14 mentioned above may be abbreviate | omitted, and the low stage
以上のように本実施の形態5においては、低段側蒸発器58と低段側圧縮機55との間の配管に低段側第2電磁弁62を介して接続された膨張タンク63を備えている。
このため、循環回路の低段側圧縮機55が停止している際における、循環回路の冷媒の圧力上昇を抑制することができる。
また、循環回路の設計圧力を低くすることができる。よって、低温側循環回路Bを構成する各部材の製造コストを低減できる。As described above, the fifth embodiment includes the expansion tank 63 connected to the pipe between the low-
For this reason, it is possible to suppress an increase in refrigerant pressure in the circulation circuit when the low-
Moreover, the design pressure of the circulation circuit can be lowered. Therefore, the manufacturing cost of each member which comprises the low temperature side circulation circuit B can be reduced.
また、低段側第2電磁弁62は、通電時に閉状態となる電磁弁であるので、停電等によって、冷凍装置に対する電力供給が長時間停止する場合であっても、循環回路の冷媒の圧力上昇を抑制することができる。
In addition, since the low-stage second
1 高温側圧縮機、2 高温側凝縮器、3 高温側膨張弁、4 高温側蒸発器、5 低温側圧縮機、6 補助コンデンサ、7 低温側凝縮器、8 カスケードコンデンサ、9 受液器、10 低温側流量調整弁、11 低温側第1電磁弁、12 低温側蒸発器、13 冷却ユニット、14 室外ユニット、15 液配管、16 ガス配管、17 低温側第2電磁弁、18a 膨張タンク、18b 膨張タンク、18c 膨張タンク、19 高温側筐体、20 低温側筐体、21 共通架台、22 高温側送風機、23 低温側送風機、24 高温側制御コントローラ、26 低温側制御コントローラ、27 低温側高圧圧力センサ、28 低温側低圧圧力センサ、30 膨張タンクユニット架台、31 膨張タンクユニット筐体、31b 支え、31c 支え、32 配管、32a 配管、32b 配管、32c 配管、33 配管、33a 配管、33b 配管、33c 配管、34 配管、34a 配管、34b 配管、34c 配管、35 膨張タンク架台、36 配管、36a 配管、36b 配管、36c 配管、51 高段側圧縮機、52 ガスクーラ、53 中間冷却用流量調整弁、54 中間冷却器、55 低段側圧縮機、56 低段側第1流量調整弁、57 低段側第1電磁弁、58 低段側蒸発器、59 低段側冷却ユニット、60 低段側液配管、61 低段側ガス配管、62 低段側第2電磁弁、63 膨張タンク、63a 膨張タンク、63b 膨張タンク、63c 膨張タンク、64 低段側高圧圧力センサ、65 低段側低圧圧力センサ、66 コントローラ、A 高温側循環回路、B 低温側循環回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High temperature side compressor, 2 High temperature side condenser, 3 High temperature side expansion valve, 4 High temperature side evaporator, 5 Low temperature side compressor, 6 Auxiliary capacitor, 7 Low temperature side condenser, 8 Cascade capacitor, 9 Receiver, 10 Low temperature side flow control valve, 11 Low temperature side first solenoid valve, 12 Low temperature side evaporator, 13 Cooling unit, 14 Outdoor unit, 15 liquid piping, 16 gas piping, 17 Low temperature side second electromagnetic valve, 18a Expansion tank, 18b Expansion Tank, 18c Expansion tank, 19 High temperature side casing, 20 Low temperature side casing, 21 Common mount, 22 High temperature side blower, 23 Low temperature side blower, 24 High temperature side controller, 26 Low temperature side controller, 27 Low temperature side high pressure sensor 28 Low temperature side low pressure sensor, 30 Expansion tank unit mount, 31 Expansion tank unit housing, 31b Support, 31c Support, 32 Piping, 32a piping, 32b piping, 32c piping, 33 piping, 33a piping, 33b piping, 33c piping, 34 piping, 34a piping, 34b piping, 34c piping, 35 expansion tank mount, 36 piping, 36a piping, 36b piping, 36c Piping, 51 High-stage compressor, 52 Gas cooler, 53 Intermediate cooling flow adjustment valve, 54 Intermediate cooler, 55 Low-stage compressor, 56 Low-stage first flow adjustment valve, 57 Low-stage first solenoid valve 58 Low stage evaporator, 59 Low stage cooling unit, 60 Low stage liquid piping, 61 Low stage gas piping, 62 Low stage second solenoid valve, 63 Expansion tank, 63a Expansion tank, 63b Expansion tank, 63c Expansion tank, 64 Low stage high pressure sensor, 65 Low stage low pressure sensor, 66 Controller, A High temperature side circulation circuit, B Low temperature side circulation circuit .
Claims (9)
第2圧縮機、第2凝縮器、第2絞り装置、及び第2蒸発器が順次配管接続され、冷媒が循環する第2循環回路と、
前記第1蒸発器と前記第2凝縮器とで構成され、前記第1蒸発器を流れる冷媒と前記第2凝縮器を流れる冷媒とが熱交換を行うカスケードコンデンサと、
前記第2蒸発器と前記第2圧縮機との間の配管に開閉弁を介して接続された複数の膨張タンクと、
前記開閉弁を制御する制御部と、を備え、
前記第1圧縮機、前記第1凝縮器、前記第1絞り装置、前記第1蒸発器、前記第2圧縮機、および前記第2凝縮器は、室外ユニットに搭載され、
前記複数の膨張タンクは、膨張タンクユニットに搭載され、
前記制御部は、
前記第2圧縮機が停止している際に、前記第2圧縮機の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、第1圧力値以上の場合、前記開閉弁を開状態にし、前記第2圧縮機の吸入側の圧力及び吐出側の圧力が、前記第1圧力値と比較して低い第2圧力値以下の場合、前記開閉弁を閉状態にし、
前記第2圧縮機の再起動時に、予め設定した時間の間、前記開閉弁を開状態にする
ことを特徴とする冷凍装置。 A first circulation circuit in which a first compressor, a first condenser, a first throttling device, and a first evaporator are sequentially connected by piping and the refrigerant circulates;
A second compressor, a second condenser, a second expansion device, and a second evaporator are sequentially connected by piping, and a second circulation circuit in which the refrigerant circulates;
A cascade condenser composed of the first evaporator and the second condenser, wherein the refrigerant flowing through the first evaporator and the refrigerant flowing through the second condenser exchange heat;
A plurality of expansion tanks connected to piping between the second evaporator and the second compressor via on-off valves;
A control unit for controlling the on-off valve ,
The first compressor, the first condenser, the first throttling device, the first evaporator, the second compressor, and the second condenser are mounted on an outdoor unit,
The plurality of expansion tanks are mounted on an expansion tank unit ,
The controller is
When at least one of the suction side pressure and the discharge side pressure of the second compressor is equal to or higher than the first pressure value when the second compressor is stopped, the on-off valve is opened, When the pressure on the suction side and the pressure on the discharge side of the second compressor are equal to or lower than the second pressure value which is lower than the first pressure value, the on-off valve is closed.
The refrigerating apparatus , wherein the open / close valve is opened for a preset time when the second compressor is restarted .
前記複数の膨張タンクは、前記膨張タンクユニットに、垂直方向に並んで搭載された
ことを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。 The expansion tank unit is arranged with a space beside the outdoor unit,
The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the plurality of expansion tanks are mounted on the expansion tank unit side by side in the vertical direction.
前記複数の膨張タンクは、前記膨張タンクユニットに、水平方向に並んで搭載された
ことを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。 The expansion tank unit is disposed adjacent to and below the outdoor unit;
The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the plurality of expansion tanks are mounted on the expansion tank unit side by side in the horizontal direction.
ことを特徴とする請求項1または2記載の冷凍装置。 3. The refrigeration according to claim 1, wherein ends of the pipes connected to the plurality of expansion tanks and the on-off valves on the side of the plurality of expansion tanks are connected to lower portions of the plurality of expansion tanks. apparatus.
ことを特徴とする請求項1または2記載の冷凍装置。 Ends on the side of the plurality of expansion tanks of pipes connected to the plurality of expansion tanks and the on-off valves are inserted from the top of the plurality of expansion tanks and arranged at the bottom of the plurality of expansion tanks. The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の冷凍装置。 The on-off valve, the refrigeration apparatus according to any one of claim 1 to 5, characterized in that a solenoid valve to be closed when energized.
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the refrigerant circulating in the second circulation circuit is carbon dioxide.
前記第2蒸発器と前記第2圧縮機との間の配管の径は、
前記第2循環回路を循環する冷媒にHFCを使用した場合の配管の径と同じとした
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の冷凍装置。 The refrigerant circulating in the second circulation circuit is carbon dioxide,
The diameter of the pipe between the second evaporator and the second compressor is
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the refrigeration apparatus has the same diameter as a pipe when HFC is used as the refrigerant circulating in the second circulation circuit.
前記放熱器の出口側を分岐し、前記冷媒を減圧して、前記第1段圧縮機と前記第2段圧縮機との間に供給する中間圧回路と、
前記蒸発器と前記第2段圧縮機との間の配管に開閉弁を介して接続された膨張タンクと、
前記開閉弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第2段圧縮機が停止している際に、前記第2段圧縮機の吸入側の圧力及び吐出側の圧力の少なくとも一方が、第1圧力値以上の場合、前記開閉弁を開状態にし、前記第2段圧縮機の吸入側の圧力及び吐出側の圧力が、前記第1圧力値と比較して低い第2圧力値以下の場合、前記開閉弁を閉状態にし、
前記第2段圧縮機の再起動時に、予め設定した時間の間、前記開閉弁を開状態にする
ことを特徴とする冷凍装置。 A circulation circuit in which a first stage compressor, a second stage compressor, a radiator, a throttling device, and an evaporator are sequentially connected by piping, and the refrigerant circulates;
An intermediate pressure circuit that branches the outlet side of the radiator, depressurizes the refrigerant, and supplies the refrigerant between the first stage compressor and the second stage compressor;
An expansion tank connected to a pipe between the evaporator and the second stage compressor via an on-off valve;
A control unit for controlling the on-off valve ,
The controller is
When at least one of the suction side pressure and the discharge side pressure of the second stage compressor is equal to or higher than the first pressure value when the second stage compressor is stopped, the on-off valve is opened. When the pressure on the suction side and the pressure on the discharge side of the second stage compressor are equal to or lower than the second pressure value which is lower than the first pressure value, the on-off valve is closed,
The refrigerating apparatus , wherein the open / close valve is opened for a preset time when the second stage compressor is restarted .
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