JP5870915B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍装置、特に、蒸気圧縮冷凍サイクルを行なう冷凍回路を備える冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus including a refrigeration circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle.
圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を有し、蒸気圧縮冷凍サイクルを行なう冷凍回路を備える冷凍装置においては、冷凍回路の所定箇所の冷媒の状態が所望の状態になるように冷凍回路を制御する方法がある。例えば、特許文献1(特公昭59−12942号公報)に記載されている冷凍装置は、圧縮機に吸入される冷媒の湿り度が、予め設定されている値を維持するように、圧縮機から吐出される冷媒の温度に基づいた制御がなされている。 In a refrigeration apparatus having a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator, and having a refrigeration circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle, the refrigeration circuit is arranged so that the state of the refrigerant at a predetermined location of the refrigeration circuit becomes a desired state. There is a way to control. For example, the refrigeration apparatus described in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 59-12942) uses a compressor so that the wetness of the refrigerant sucked into the compressor is maintained at a preset value. Control based on the temperature of the discharged refrigerant is performed.
しかし、特許文献1に記載されている冷凍装置では、圧縮機の運転周波数が固定されている場合を前提にしているため、圧縮機の運転周波数を変更可能な冷凍装置に特許文献1記載の技術を単に適用すると圧縮機において液圧縮を生じる恐れがあり、場合によっては圧縮機が破損することも考えられる。
However, since the refrigeration apparatus described in
本発明の課題は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行なう冷凍装置において、圧縮機に吸入される冷媒の湿り度を的確に制御することにより、運転周波数の変更が可能な圧縮機における液圧縮の発生を防止することである。 An object of the present invention is to prevent the occurrence of liquid compression in a compressor capable of changing the operating frequency by accurately controlling the wetness of the refrigerant sucked into the compressor in a refrigeration apparatus that performs a vapor compression refrigeration cycle. It is to be.
本発明の第1観点に係る冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器を有し、蒸気圧縮冷凍サイクルを行なう冷凍回路と、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検出するための吐出温度検出器と、蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出するための蒸発温度検出器と、凝縮器における冷媒の凝縮温度を検出するための凝縮温度検出器と、予め設定されている目標湿り度に圧縮機の吸入湿り度が維持される圧縮機の目標吐出温度を、圧縮機の回転数及び冷凍回路の冷媒循環量のうちの少なくとも一方と蒸発温度と凝縮温度とをパラメータとする演算により取得し、吐出温度が目標吐出温度になるように膨張機構を制御する制御装置と、を備える、ものである。 A refrigeration apparatus according to a first aspect of the present invention includes a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator, and detects a refrigeration circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle and a discharge temperature of refrigerant discharged from the compressor. Discharge temperature detector, evaporation temperature detector for detecting the refrigerant evaporation temperature in the evaporator, condensation temperature detector for detecting the refrigerant condensation temperature in the condenser, and a preset target Calculating the target discharge temperature of the compressor, which maintains the suction wetness of the compressor in terms of the wetness, using at least one of the rotation speed of the compressor and the refrigerant circulation amount of the refrigeration circuit, the evaporation temperature, and the condensation temperature as parameters. And a control device that controls the expansion mechanism so that the discharge temperature becomes the target discharge temperature.
第1観点の冷凍装置においては、制御装置が、圧縮機の回転数及び冷媒循環量のうちの少なくとも一方と蒸発温度と凝縮温度とをパラメータとする演算を実行して目標吐出温度を得る。そして、制御装置は、取得した目標吐出温度を用いて膨張機構を制御することによって圧縮機の吸入湿り度をその目標湿り度に制御することができる。 In the refrigeration apparatus according to the first aspect, the control device performs a calculation using at least one of the rotation speed of the compressor and the refrigerant circulation amount, the evaporation temperature, and the condensation temperature as parameters to obtain a target discharge temperature. The control device can control the suction wetness of the compressor to the target wetness by controlling the expansion mechanism using the acquired target discharge temperature.
本発明の第2観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置において、制御装置は、圧縮機の回転数又は冷凍回路の冷媒循環量ごとに蒸発温度及び凝縮温度をパラメータとする関数式によって目標吐出温度を算出する、ものである。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the first aspect, the control device is a functional equation having the evaporation temperature and the condensation temperature as parameters for each rotation speed of the compressor or refrigerant circulation amount of the refrigeration circuit. To calculate the target discharge temperature.
第2観点の冷凍装置においては、制御装置が圧縮機及び膨張機構を制御しているので、制御装置は、圧縮機の回転数又は冷凍回路の循環冷媒量を把握して、目標吐出温度を算出する関数式に、蒸発温度検出器及び凝縮温度検出器で検出される蒸発温度及び凝縮温度を代入することで簡単に目標吐出温度を取得することができる。 In the refrigeration system of the second aspect, since the control device controls the compressor and the expansion mechanism, the control device calculates the target discharge temperature by grasping the rotation speed of the compressor or the circulating refrigerant amount of the refrigeration circuit. The target discharge temperature can be easily obtained by substituting the evaporation temperature and the condensation temperature detected by the evaporation temperature detector and the condensation temperature detector into the function equation.
本発明の第3観点に係る冷凍装置は、第1観点又は第2観点に係る冷凍装置において、冷媒は、R32単成分の冷媒であり、制御装置は、R32の圧力とエンタルピに関する物性情報を保持し、物性情報に従って目標吐出温度を算出する、ものである。 In the refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the first aspect or the second aspect, the refrigerant is an R32 single component refrigerant, and the control device holds physical property information regarding the pressure and enthalpy of R32. The target discharge temperature is calculated according to the physical property information.
第3観点の冷凍装置においては、圧縮機の回転数や冷媒循環量の変化によって目標吐出温度が大きく変化する冷媒であるR32について、R32の圧力とエンタルピに関する物性情報に従って制御装置が目標吐出温度を算出するので、目標吐出温度を冷媒の物性に則して適確に決めることができる。 In the refrigeration apparatus of the third aspect, the control device sets the target discharge temperature according to the physical property information on the pressure and enthalpy of R32 for R32, which is a refrigerant whose target discharge temperature changes greatly due to changes in the rotational speed of the compressor and the refrigerant circulation rate. Since the calculation is performed, the target discharge temperature can be determined accurately according to the physical properties of the refrigerant.
本発明の第4観点に係る冷凍装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る冷凍装置において、制御装置は、冷凍回路を循環する冷媒の物性に基づき、回転数及び冷媒循環量のうちの少なくとも一方と蒸発温度と凝縮温度とをパラメータとして圧縮機の入力エネルギーを演算可能に構成され、回転数及び冷媒循環量のうちの少なくとも一方と入力エネルギーと目標湿り度におけるエンタルピとを用いて目標吐出温度の吐出エンタルピを算出し、吐出エンタルピを使って目標吐出温度を定める、ものである。 A refrigeration apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the control device determines the rotation speed and the refrigerant circulation amount based on the physical properties of the refrigerant circulating in the refrigeration circuit. The input energy of the compressor can be calculated using at least one of them, the evaporation temperature and the condensation temperature as parameters, and using at least one of the rotational speed and the refrigerant circulation amount, the input energy, and the enthalpy at the target wetness The discharge enthalpy of the target discharge temperature is calculated, and the target discharge temperature is determined using the discharge enthalpy.
第4観点の冷凍装置においては、制御装置が目標吐出温度を定めるために吐出エンタルピを使っており、その吐出エンタルピを回転数及び冷媒循環量のうちの少なくとも一方と入力エネルギーと目標湿り度におけるエンタルピとを用いて算出することから、目標吐出温度の決定を簡単に実現できる。 In the refrigeration apparatus according to the fourth aspect, the control device uses the discharge enthalpy to determine the target discharge temperature, and the discharge enthalpy is determined based on at least one of the rotational speed and the refrigerant circulation amount, the input energy, and the target wetness. Therefore, the target discharge temperature can be easily determined.
本発明の第5観点に係る冷凍装置は、第4観点に係る冷凍装置において、制御装置は、冷凍回路を循環する冷媒の物性に基づき、回転数と蒸発温度と凝縮温度とをパラメータとして冷凍回路の空調能力を演算可能に構成され、空調能力を用いて冷媒循環量を算出する、ものである。 A refrigeration apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the fourth aspect, wherein the control device is based on the physical properties of the refrigerant circulating in the refrigeration circuit and uses the rotation speed, the evaporation temperature, and the condensation temperature as parameters. The air-conditioning capacity is calculated and the refrigerant circulation amount is calculated using the air-conditioning capacity.
第5観点の冷凍装置においては、制御装置が、冷媒循環量の算出に空調能力を用い、その空調能力の演算に圧縮機の回転数と蒸発温度と凝縮温度とをパラメータとしているので、制御装置は、圧縮機、蒸発温度検出器及び凝縮温度検出器から得る情報を使って冷凍装置を運転しながら冷媒循環量を求めることができる。 In the refrigeration apparatus according to the fifth aspect, the control device uses the air conditioning capability to calculate the refrigerant circulation amount, and uses the rotation speed of the compressor, the evaporation temperature, and the condensation temperature as parameters for the calculation of the air conditioning capability. The refrigerant circulation amount can be obtained while operating the refrigeration apparatus using information obtained from the compressor, the evaporation temperature detector, and the condensation temperature detector.
本発明の第6観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置において、制御装置は、圧縮機が吸入する冷媒の状態が湿り状態から過熱状態になるように圧縮機の回転数及び冷凍回路の冷媒循環量のうちの少なくとも一方を一時的に変更し、圧縮機が吸入湿り状態及び吸入過熱状態のときに得られる実測値を用いて、圧縮機の回転数及び冷凍回路の冷媒循環量のうちの少なくとも一方と蒸発温度と凝縮温度とをパラメータとする演算を実行し、目標吐出温度を算出する、ものである。 A refrigeration apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the control device is configured so that the rotation speed of the compressor and the refrigeration so that the refrigerant sucked by the compressor changes from a wet state to an overheated state. Temporarily change at least one of the refrigerant circulation rates in the circuit, and use the measured values obtained when the compressor is in the suction wet state and the suction overheat state, and the compressor rotation speed and the refrigerant circulation amount in the refrigeration circuit The target discharge temperature is calculated by executing a calculation using at least one of the parameters, the evaporation temperature, and the condensation temperature as parameters.
第6観点の冷凍装置においては、制御装置は、圧縮機の吸入湿り状態及び吸入過熱状態のときに得られる実測値を用いて目標吐出温度が算出されるので、実測値によって冷凍装置の実情を制御に反映させ易くなる。 In the refrigeration apparatus of the sixth aspect, the control device calculates the target discharge temperature using the actual measurement values obtained when the compressor is in the suction wet state and the suction overheat state. It becomes easy to reflect in control.
本発明の第1観点に係る冷凍装置では、蒸気圧縮冷凍サイクルを行なう冷凍装置であるにもかかわらず、圧縮機に吸入される冷媒の湿り度を圧縮機の回転数を考慮に入れながら的確に制御することができ、吸入側が湿り状態に調節されかつ運転周波数が変更される圧縮機における液圧縮の発生を防止することができる。 In the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, although the refrigeration apparatus performs a vapor compression refrigeration cycle, the wetness of the refrigerant sucked into the compressor is accurately determined in consideration of the rotation speed of the compressor. It is possible to control, and it is possible to prevent the occurrence of liquid compression in a compressor in which the suction side is adjusted to a wet state and the operation frequency is changed.
本発明の第2観点に係る冷凍装置では、関数式を用いて制御装置における演算を簡素化でき、制御装置の構成や操作を簡素化できる。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, the calculation in the control apparatus can be simplified using the function formula, and the configuration and operation of the control apparatus can be simplified.
本発明の第3観点に係る冷凍装置では、圧縮機の回転数や冷媒循環量の変化によって目標吐出温度が大きく変化するR32を用いているので、液圧縮の発生を防止する効果が特に顕著に現れる。 In the refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention, the effect of preventing the occurrence of liquid compression is particularly prominent because R32 whose target discharge temperature varies greatly depending on changes in the rotational speed of the compressor and the amount of refrigerant circulation. appear.
本発明の第4観点に係る冷凍装置では、目標吐出温度の決定を簡単に実現でき、制御装置における制御が簡単に行なえる。 In the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the target discharge temperature can be easily determined, and the control in the control apparatus can be easily performed.
本発明の第5観点に係る冷凍装置では、運転中に冷媒循環量を簡単に求められ、制御装置における圧縮機の吸入側を湿り状態に維持する制御が容易になる。 In the refrigeration apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the refrigerant circulation amount can be easily obtained during operation, and control for maintaining the suction side of the compressor in the control apparatus in a wet state is facilitated.
本発明の第6観点に係る冷凍装置では、実測値によって冷凍装置の実情を制御に反映させ、冷凍装置の実情に合わせて圧縮機の吸入側を湿り状態に制御できる。 In the refrigeration apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the actual state of the refrigeration apparatus can be reflected in the control by the actually measured value, and the suction side of the compressor can be controlled in a wet state in accordance with the actual state of the refrigeration apparatus.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態に係る冷凍装置について図を用いて説明する。図1には、第1実施形態に係る冷凍装置の全体構成の概略が示されている。また、図2には、この冷凍装置における目標吐出温度の算出を説明するためのモリエル線図が示されている。そして、図3に示されているフローは、目標吐出温度を算出するときの手順である。
<First Embodiment>
Hereinafter, the refrigeration apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of the refrigeration apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 shows a Mollier diagram for explaining calculation of the target discharge temperature in the refrigeration apparatus. The flow shown in FIG. 3 is a procedure for calculating the target discharge temperature.
(1)全体構成
図1に示されている冷凍装置10は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行なう冷凍回路20と冷凍回路を制御するための制御装置50とを備えている空気調和装置である。冷凍回路20は、室外ユニット30と室内ユニット40とを液側連絡配管21とガス側連絡配管22とによって接続して形成されている。冷凍回路20は、室外ユニット30内に圧縮機31と四路切換弁32と室外熱交換器33と膨張機構34とを有し、室内ユニット40内に室内熱交換器41を有している。この冷凍回路20を循環する冷媒はR32である。
(1) Overall Configuration The
(2)詳細構成
(2−1)室外ユニット
室外ユニット30に収納されている圧縮機31は、吸入側を吸入管35の一端に接続され、吐出側を吐出管36の一端に接続されている。吐出管36すなわち圧縮機31の吐出側が四路切換弁32の第1ポートPo1に接続され、吸入管35すなわち圧縮機31の吸入側が四路切換弁32の第3ポートPo3に接続されている。この圧縮機31は、内蔵しているモータ31aが制御装置50からの指示に応じて運転周波数すなわち回転数を変更できるように構成されている。圧縮機31は、モータ31aの回転数の変化によって運転容量を変更できるように構成されている。圧縮機31の回転数の変化は、冷凍回路20の冷媒循環量の変化をもたらす。
(2) Detailed Configuration (2-1) Outdoor Unit The
室外ユニット30に収納されている室外熱交換器33は、一方の出入口を四路切換弁32の第4ポートPo4に接続され、他方の出入口を膨張機構34に接続されている。室外ユニット30には、室外熱交換器33に室外空気を送風するための室外ファン37が収納されている。室外熱交換器33は、室外ファン37によって送風される室外空気と冷凍回路20を循環する冷媒との間で熱交換を行なう。室外ファン37は、回転数が制御装置50によって制御されており、回転数を変えることにより送風量を変更できる。
The
室外ユニット30に収納されている膨張機構34は、一端を室外熱交換器33の他方の出入口に接続され、他端を液側連絡配管21に接続されている。膨張機構34は、絞り膨張によって冷凍回路20を循環する冷媒を減圧する。この膨張機構34は、制御装置50の指示に応じて開度を調整できるように構成されている。従って、制御装置50は、膨張機構34の開度を調整することによって、冷媒循環量を調整することができる。
One end of the
室外ユニット30に収納されている四路切換弁32は、第1ポートPo1に吐出管36の他端が接続され、第2ポートPo2にガス側連絡配管22を介して室内熱交換器41の一方の出入口が接続され、第3ポートPo3に吸入管35の他端が接続され、第4ポートPo4に室外熱交換器33の一方の出入口が接続されている。四路切換弁32は、制御装置50によって冷房時と暖房時で接続を切り替えられるように構成されている。暖房時には、図1に実線で示されているように、第1ポートPo1と第2ポートPo2の間が開通するとともに、第3ポートPo3と第4ポートPo4との間が開通する。一方、冷房時には、図1に破線で示されているように、第1ポートPo1と第4ポートPo4との間が開通し、第2ポートPo2と第3ポートPo3の間が開通する。
The four-
吸入管35には管内の冷媒の圧力を測定する吸入圧力センサ61が取り付けられている。吸入圧力センサ61で測定される圧縮機31の吸入圧力の値は、制御装置50に送信される。また、吸入管35には管内の冷媒の温度を測定する吸入温度センサ63が取り付けられ、吐出管36には管内の冷媒の温度を測定する吐出温度センサ64が取り付けられている。吸入温度センサ63及び吐出温度センサ64で測定される圧縮機31の吸入温度及び吐出温度の値は、制御装置50に送信される。
A
室外熱交換器33には、室外熱交換器33の伝熱管内で相変化しつつある冷媒の温度を測定する室外熱交換器温度センサ65が取り付けられるとともに、室外熱交換器33に送風される室外空気の温度を測定する室外温度センサ66が取り付けられている。室外熱交換器温度センサ65及び室外温度センサ66で測定される温度の値は、制御装置50に送信される。室外熱交換器温度センサ65で測定される冷媒の温度は、冷房運転時には凝縮温度であり、暖房運転時には蒸発温度である。さらに、室外熱交換器33の他方の出入口には室外熱交換器33の他方の出入口を通る液冷媒の温度を測定する室外液側温度センサ67が取り付けられている。室外液側温度センサ67で測定される温度の値は、制御装置50に送信される。
The
(2−2)室内ユニット
室内ユニット40に収納されている室内熱交換器41は、一方の出入口が四路切換弁32の第2ポートPo2に接続され、他方の出入口が液側連絡配管21に接続されている。室内ユニット40には、室内熱交換器41に室内空気を送風するための室内ファン42が収納されている。室内熱交換器41は、室内ファン42によって送風される室内空気と冷凍回路20を循環する冷媒との間で熱交換を行なう。この室内ファン42は、回転数が制御装置50によって制御されており、回転数を変えることにより送風量を変更できる。
(2-2) Indoor unit The
また、室内熱交換器41の他方の出入口には室内熱交換器41の他方の出入口を通る液冷媒の温度を測定する室内液側温度センサ74が取り付けられている。室内液側温度センサ74で測定される温度の値は、制御装置50に送信される。
An indoor liquid
室内熱交換器41には、室内熱交換器41の伝熱管内で相変化しつつある冷媒の温度を測定する室内熱交換器温度センサ75が取り付けられるとともに、室内熱交換器41に送風される室内空気の温度を測定する室内温度センサ76が取り付けられている。室内熱交換器温度センサ75及び室内温度センサ76で測定される温度の値は、制御装置50に送信される。室内熱交換器温度センサ75で測定される冷媒の温度は、暖房運転時には凝縮温度であり、冷房運転時には蒸発温度である。
The
(3)全体動作
冷凍装置10において、冷媒は、圧縮機31と室外熱交換器33と膨張機構34と室内熱交換器41とを含む冷凍回路20を循環する。そして、冷凍回路20では、蒸気圧縮冷凍サイクルが行なわれる。すなわち、冷房運転時には、圧縮機31で圧縮して吐出されたガス冷媒が四路切換弁32を経由して室外熱交換器33に送られる。室外ユニット30の室外熱交換器33では、高温高圧の冷媒が室外空気と熱交換され、高圧のガス冷媒から凝縮熱が放出されて冷媒の液化が起きる。室外へ熱を放出して冷えた冷媒は、膨張機構34によって低温でも蒸発しやすい状態になるまで圧力が下げられる。低圧になった冷媒は、室内ユニット40の室内熱交換器41に流れ、室内熱交換器41で冷媒は室内空気と熱交換され、低圧の液冷媒が蒸発熱を取り込むことによって室内空気から熱を奪う。室内熱交換器41で熱を奪って気化(若しくは相変化)した冷媒は、四路切換弁32を経由して圧縮機31に吸入される。
(3) Overall Operation In the
暖房運転時には、冷房運転時とは逆に、冷媒は、圧縮機31で圧縮して吐出されたガス冷媒が四路切換弁32を経由して室内熱交換器41に送られる。室内熱交換器41では、高温高圧のガス冷媒が室内空気と熱交換され、高圧のガス冷媒から凝縮熱が放出されて冷媒の液化が起きる。室内へ熱を放出して冷えた冷媒は、膨張機構34によって低温でも蒸発しやすい状態になるまで圧力が下げられる。そして、低圧になった冷媒は、室外熱交換器33で室外空気と熱交換されて低圧の液冷媒から蒸発熱を取り込む。室外熱交換器33で熱を奪って気化(若しくは相変化)した冷媒は、四路切換弁32を経由して圧縮機31に吸入される。
In the heating operation, contrary to the cooling operation, the refrigerant is gas refrigerant compressed and discharged by the
この蒸気圧縮冷凍サイクルが、図2に示されている。図2の曲線L1は飽和液線であり、曲線L2は乾き飽和蒸気線である。図2において、点C1及び点C11の状態が圧縮機31の吐出側すなわち吐出管36の状態に対応する。言い換えると、点C1及び点C11の状態は凝縮器すなわち暖房運転時の室内熱交換器41又は冷房運転時の室外熱交換器33の入口の状態に対応する。次の点C2の状態は、凝縮器の出口の状態に対応しおり、膨張機構34の入口の状態に対応している。次の点C3の状態は、膨張機構34の出口の状態に対応している。言い換えると、点C3の状態は、蒸発器すなわち冷房運転時の室内熱交換器41又は暖房運転時の室外熱交換器33の入口の状態に対応する。点C4及び点C41の状態は、圧縮機31の吸入側すなわち吸入管35の状態に対応する。
This vapor compression refrigeration cycle is shown in FIG. Curve L1 in FIG. 2 is a saturated liquid line, and curve L2 is a dry saturated vapor line. In FIG. 2, the states of points C <b> 1 and C <b> 11 correspond to the discharge side of the
(4)制御装置における目標吐出温度の算出
制御装置50における目標吐出温度TTdの算出について説明する。目標吐出温度TTdは、圧縮機31の吸入側の湿り度が予め設定された目標湿り度(1−xs)になるときの吐出温度である。言い換えると、図2の点C41の状態を圧縮機31の吸入側つまり吸入管35内の冷媒が維持するような吐出温度である。さらに言えば、このとき、冷凍回路20が図2の点C41の状態を維持して蒸気圧縮冷凍サイクルを繰り返すことになるので、目標吐出温度TTdは、点C11の状態のときの圧縮機31の吐出温度ということになる。なお、このxsは目標吸入乾き度である。
(4) Calculation of target discharge temperature in control device Calculation of target discharge temperature TTd in
この目標吐出温度TTdを算出するために、制御装置50には、図2に示されている、冷凍装置10で用いられている過熱度の設定値SH0と過冷却度の設定値SC0とが予め入力されている。
In order to calculate the target discharge temperature TTd, the
次に、制御装置50では、過熱度SH及び過冷却度SCがそれぞれ設定値SH0,SC0に設定された状態で、コンプレッサーカーブに係る情報51から空調能力Q(kW)が求められる。空調能力Qは、圧縮機31の入口と出口の冷媒の状態と回転数からコンプレッサーカーブに係る情報51を用いて求められ、ここでは関数fcq(TE,TC,Ft)を用いて算出される。つまり、空調能力Qは、蒸発器の蒸発温度TEと凝縮器の凝縮温度TCと圧縮機31の回転数Ftを後述の〈1〉式に代入して制御装置50において計算される。
Next, in the
そのため、制御装置50には、コンプレッサーカーブに係る情報51が格納されている。また、蒸発温度TE及び凝縮温度TCは、室外熱交換器温度センサ65及び室内熱交換器温度センサ75の測定結果として、制御装置50が取得している。
For this reason, the
同様に、コンプレッサーカーブに係る情報51を用いて圧縮機31の入力エネルギーP(kW)が求められる。ここでは、関数fcp(TE,TC,Ft)を用いて算出される。つまり、入力エネルギーPは、蒸発器の蒸発温度TEと凝縮器の凝縮温度TCと圧縮機31の回転数Ftを後述の〈2〉式に代入して制御装置50において計算される。
Similarly, the input energy P (kW) of the
次に、制御装置50は、R32冷媒の物性情報52を使って、設定値SH0を用いて圧縮機31の吸入エンタルピh1(2)を求める。具体的には、例えばR32冷媒の簡易な物性式から吸入エンタルピh1(2)が求められる。この吸入エンタルピh1(2)は、圧縮機31の吸入側が乾き状態のときの比エンタルピの値である。
Next, the
次に、制御装置50は、R32冷媒の物性情報52から、設定値SC0を用いて蒸発器の入口つまり図2の点C3の比エンタルピh3を計算する。
Next, the
次に、既に求められている空調能力Q及び比エンタルピh1(2),h3を後述の〈3〉式に代入して冷媒循環量Gを求める。 Next, the refrigerant circulation amount G is obtained by substituting the air conditioning capacity Q and the specific enthalpies h1 (2), h3 that have already been obtained into the following formula <3>.
次に、制御装置50に格納されているR32冷媒の物性情報52を用いて、制御装置50は、蒸発温度TEにおける飽和ガスエンタルピh5、蒸発温度TEにおける飽和液エンタルピh4、及び凝縮温度TCにおける飽和ガスエンタルピh6を計算する。
Next, using the
そして、制御装置50は、目標湿り度(1−xs)を満たす比エンタルピh1(1)を〈4〉式から求める。つまり、制御装置50は、点C41の状態の比エンタルピh1(1)を計算によって取得する。
Then, the
さらに、制御装置50は、点C11の状態の比エンタルピh2(1)を、既に求めた比エンタルピh1(1)、冷媒循環量G及び入力エネルギーPを用いて後述の〈5〉式より求める。
Furthermore, the
最後に、制御装置50は、上述の点C11の状態の比エンタルピh2(1)と凝縮温度TCにおける飽和ガスエンタルピh6との差Δhから、R32冷媒の物性情報52を用いて目標吐出温度TTdを算出する。
Finally, the
(5)圧縮機の吐出温度の制御
圧縮機31の吐出温度の制御について図3のフローチャートに沿って説明する。まず、制御装置50は、吐出温度センサ64で計測される圧縮機31の吐出側の冷媒の温度を吐出温度センサ64から取得し、室外熱交換器温度センサ65で計測される室外熱交換器33の内部の冷媒の温度を室外熱交換器温度センサ65から取得し、室内熱交換器温度センサ75で計測される室内熱交換器41の内部の冷媒の温度を室内熱交換器温度センサ75から取得する(ステップST1)。冷房運転時には、室外熱交換器温度センサ65で計測される温度を凝縮温度TCとして用い、室内熱交換器温度センサ75で計測される温度を蒸発温度TEとして用いる。暖房運転時には、室外熱交換器温度センサ65で計測される温度を蒸発温度TEとして用い、室内熱交換器温度センサ75で計測される温度を凝縮温度TCとして用いる。
(5) Control of discharge temperature of compressor The control of the discharge temperature of the
次に、制御装置50は、圧縮機31の制御の情報から圧縮機31の回転数Ftを取得する(ステップST2)。
Next, the
次に、ステップST1,ST2で取得した蒸発温度TEと凝縮温度TCと圧縮機31の回転数Ftとをパラメータとする上記(4)で説明した演算により、制御装置50は、目標吐出温度TTdを算出する(ステップST3)。
Next, the
そして、制御装置50は、吐出温度センサ64で計測される圧縮機31の吐出側の冷媒の温度が上述の目標吐出温度TTdになるように膨張機構34の開度を調節する。そのために、圧縮機31の吐出温度と目標吐出温度TTdとを比較する(ステップST4)。吐出温度センサ64の計測値が目標吐出温度TTdよりも小さいときには、膨張機構34の開度を小さくする(ステップST6)。逆に、吐出温度センサ64の計測値が目標吐出温度TTdよりも大きいときには、膨張機構34の開度を大きくして圧縮機31の吐出側の冷媒の温度を下げる方向に制御する(ステップST5)。
And the
(6)特徴
(6−1)
以上説明したように、制御装置50は、圧縮機31の回転数Ftと蒸発温度TEと凝縮温度TCとをパラメータとする演算を実行して目標吐出温度TTdを得る。そして、制御装置50は、取得した目標吐出温度TTdを用いて膨張機構34を制御することによって圧縮機31の吸入湿り度をその目標湿り度(1−xs)に制御することができる。
(6) Features (6-1)
As described above, the
その結果、蒸気圧縮冷凍サイクルを行なう冷凍装置10であるにもかかわらず、圧縮機31に吸入される冷媒の湿り度を圧縮機31の回転数Ftを考慮に入れながら的確に制御することができ、吸入側が湿り状態(目標湿り度(1-xs))に調節されかつ運転周波数すなわち回転数Ftが変更可能な圧縮機31における液圧縮の発生を防止することができる。
As a result, despite the
この制御装置50が圧縮機31及び膨張機構34を制御しているので、制御装置50は、圧縮機31の回転数を把握して、目標吐出温度TTdを算出する関数式fcq,fcpに、室外熱交換器温度センサ65と室内熱交換器温度センサ75(蒸発温度検出器及び凝縮温度検出器の一例)で検出される蒸発温度TE及び凝縮温度TCを代入することで簡単に目標吐出温度TTdを取得することができる。
Since the
(6−2)
上述の冷凍回路20には、圧縮機31の回転数Ftや冷媒循環量Gの変化によって目標吐出温度TTdが大きく変化する冷媒であるR32が充填されている。制御装置50は、R32の圧力とエンタルピに関する物性情報52に従って制御装置50が目標吐出温度TTdを算出するので、目標吐出温度TTdを冷媒の物性に則して適確に決めることができる。このような圧縮機31の回転数Ftや冷媒循環量Gの変化によって目標吐出温度TTdが大きく変化するR32冷媒を用いている冷凍装置10においては、液圧縮の発生を防止する効果が特に顕著に現れる。
(6-2)
The above-described
(6−3)
制御装置50が目標吐出温度TTdを定めるために点C11の状態の比エンタルピh2(1)(吐出エンタルピの一例)を使っており、その比エンタルピh2(1)を回転数Ftと入力エネルギーPと目標湿り度(1−xs)における比エンタルピh1(1)とを用いて算出することから、目標吐出温度TTdの決定を簡単に実現できる。上記第1実施形態では、回転数Ftと蒸発温度TEと凝縮温度TC及び比エンタルピh1(2),h3とを用いて冷媒循環量Gを計算して求めている。それにより、冷媒循環量Gの計測などを省くことができ、目標吐出温度TTdの決定を簡単に実現でき、制御装置50における制御が簡単に行なえる。
(6-3)
The
(6−4)
制御装置50は、冷媒循環量Gの算出に空調能力Qを用い、その空調能力Qの演算に圧縮機31の回転数Ftと蒸発温度TEと凝縮温度TCとをパラメータとしているので、制御装置50は、圧縮機31、室外熱交換器温度センサ65及び室内熱交換器温度センサ75から得る情報を使って冷凍装置10を運転しながら冷媒循環量Gを求めることができ、圧縮機31の吸入側を湿り状態に維持する制御が容易になる。
(6-4)
The
(7)変形例
(7−1)変形例1A
上述の冷凍装置10では、目標吐出温度TTdを求めるために、制御装置50が検知し得る圧縮機31の回転数Ftをパラメータとして用いているが、例えば冷媒循環量Gを直接に又は間接的に測定できるような冷凍装置10であれば、冷媒循環量Gをパラメータとして用いてもよい。その場合には、例えば、回転数Ftをパラメータとする関数が冷媒循環量Gをパラメータとする関数に書き換えられていれば、上記実施形態と同様に目標吐出温度TTdが制御装置50において算出される。
(7) Modification (7-1) Modification 1A
In the
(7−2)変形例1B
上述の冷凍装置10では、冷媒の吐出温度、蒸発温度及び凝縮温度が直接測定される場合について説明したが、これらは間接的に測定されてもよく、これらを間接的に検出する機器も吐出温度検出器、蒸発温度検出器及び凝縮温度検出器となり得る。
(7-2) Modification 1B
In the
(7−3)変形例1C
上述の制御装置50が圧縮機31及び膨張機構34を制御しているので、制御装置50は、圧縮機31の回転数を把握して、目標吐出温度TTdを算出する関数式fcq,fcpに、室外熱交換器温度センサ65と室内熱交換器温度センサ75で検出される蒸発温度TE及び凝縮温度TCを代入することで簡単に目標吐出温度TTdを取得している。
(7-3) Modification 1C
Since the above-described
制御装置50が格納するコンプレッサーカーブに係る情報51を少なくして、演算を簡素化するために、この関数を回転数ごとに、又は冷媒循環量ごとに関数式を準備していてもよい。例えば、回転数Ft1については、関数式fcq1(TE,TC),fcp1(TE,TC)を準備し、回転数Ft2については、関数式fcq2(TE,TC),fcp2(TE,TC)を準備するなどである。そして、回転数Ft1と回転数Ft2の間の回転数Ftmについては、補間による演算が行なわれる。補間は、例えば、Q1=fcq1(TE,TC)、Q2=fcp1(TE,TC)、P1=fcq2(TE,TC)、及びP2=fcp2(TE,TC)とすると、Qm=fcq(TE,TC,Ftm)とPm=fcp(TE,TC,Ftm)は、〈6〉式や〈7〉式によって計算される。
In order to reduce the information 51 relating to the compressor curve stored by the
<第2実施形態>
(1)全体構成
上記第1実施形態の冷凍装置10では、制御装置50に格納されているコンプレッサーカーブに係る情報51やR32の物性情報52を用いて目標吐出温度TTdを求めている。しかし、第1実施形態において目標吐出温度TTdを算出する際に用いたパラメータの一部を実測値から得られる値に置き換えることもできる。第2実施形態による冷凍装置が第1実施形態の冷凍装置10と異なる点は、圧縮機31が吸入する冷媒の状態が湿り状態から過熱状態になるように一時的に冷凍回路20の状態を変更して、実測値を取得する点だけである。そのため、第2実施形態に係る冷凍装置は、図1を用いて説明した冷凍装置10と同様の構成を有している。
Second Embodiment
(1) Overall Configuration In the
(2)制御装置における目標吐出温度の算出
第2実施形態に係る冷凍装置10においては、制御装置50は、吸入圧力センサ61及び吸入温度センサ63の測定値に基づいて、膨張機構34の開度を調整して、圧縮機31に吸入される冷媒を一時的に過熱状態にする。制御装置50は、過熱状態において、吸入冷媒の比エンタルピh1(2)と、冷房運転時に室外熱交換器33から流出する冷媒又は暖房運転時に室内熱交換器41から流出する冷媒の比エンタルピh7とを検出する。
(2) Calculation of Target Discharge Temperature in Control Device In the
具体的には、制御装置50において、吸入圧力センサ61及び吸入温度センサ63の測定値に基づいて圧縮機31の吸入側の比エンタルピh1(2)が算出される。また、暖房時には、室内熱交換器温度センサ75及び室内液側温度センサ74の測定値に基づいて室内熱交換器41の他方の出入口に流れる冷媒の比エンタルピh7が算出される。冷房時には、室外熱交換器温度センサ65及び室外液側温度センサ67の測定値に基づいて室外熱交換器33の他方の出入口に流れる冷媒の比エンタルピh7が算出される。
Specifically, the
このようにして実測された圧縮機31の吸入エンタルピh1(2)を用いる。また、比エンタルピh7を上述の点C3の比エンタルピh3として用いる。さらに、上述の過冷却度SCの設定値も、ここで求められた比エンタルピh1(2),h3に加えてR32冷媒の物性情報52から求まる凝縮温度TCにおける飽和液エンタルピと蒸発温度TEにおける飽和ガスエンタルピh5を用いて算出される。
The suction enthalpy h1 (2) of the
(3)圧縮機の吐出温度の制御
圧縮機31の吐出温度の制御について図4のフローチャートに沿って説明する。まず、制御装置50は、第1実施形態と同様に、圧縮機31の吐出側の冷媒の温度を吐出温度センサ64から取得し、室外熱交換器33の内部の冷媒の温度を室外熱交換器温度センサ65から取得し、室内熱交換器41の内部の冷媒の温度を室内熱交換器温度センサ75から取得する(ステップST1)。次に、制御装置50は、圧縮機31の制御の情報から圧縮機31の回転数Ftを取得する(ステップST2)。
(3) Control of discharge temperature of compressor The control of the discharge temperature of the
そして、制御装置50は、膨張機構34の開度を小さくし、吸入圧力センサ61及び吸入温度センサ63の測定値に基づいて、圧縮機31の吸入側の過熱度を設定値SH0に調整する。冷凍回路20がこのような状態で安定したら、上述の実測を行なって実測値を取得する(ステップST10)。
Then, the
次に、ステップST1,ST2,ST10で取得した蒸発温度TEと凝縮温度TCと圧縮機31の回転数Ftと実測値をパラメータとする上記(2)で説明した演算により、制御装置50は、目標吐出温度TTdを算出する(ステップST11)。
Next, by the calculation described in the above (2) using the evaporation temperature TE, the condensation temperature TC, the rotation speed Ft of the
そして、ステップST4〜ST6の制御装置50の動作は、第1実施形態と同様に行なわれ、圧縮機31の吐出側の冷媒の温度が上述の目標吐出温度TTdに調節される。
The operation of the
(4)特徴
制御装置50は、圧縮機31が吸入する冷媒の状態が湿り状態から過熱状態になるように、膨張機構34を制御して冷凍回路20の冷媒循環量を一時的に変更し、圧縮機31が吸入湿り状態及び吸入過熱状態のときに実測値を得る。ここでは、上述の蒸発温度TE及び凝縮温度TCが吸入湿り状態のときに実測された値である。また、吸入圧力センサ61、吸入温度センサ63、室外熱交換器温度センサ65、室外液側温度センサ67、室内熱交換器温度センサ75及び室内液側温度センサ74が吸入過熱状態のときに実測された値である。このような実測値を用いて、圧縮機31の回転数Ftと蒸発温度TEと凝縮温度TCとをパラメータとする演算を実行し、目標吐出温度TTdを算出している。
(4) Features The
このように、制御装置50が、圧縮機31の吸入湿り状態に得られる実測値だけでなく、吸入過熱状態のときに得られる実測値を用いて目標吐出温度TTdを算出するので、実測値によって冷凍装置10の実情を制御に反映させ易くなり、冷凍装置10の実情に合わせて圧縮機31の吸入側を湿り状態に制御できる。
As described above, the
(5)変形例
(5−1)変形例2A
上述のステップST10,ST11では、過熱状態での実測値として、吸入圧力センサ61、吸入温度センサ63、室内熱交換器温度センサ75及び室内液側温度センサ74で実測された値を用いたが、目標吐出温度TTdを算出するために過熱状態で実測する実測値はこれらに限られるものではなく、目標吐出温度TTdを算出するための実測値であれば、過熱状態で他の実測が行なわれてもよい。
(5) Modification (5-1) Modification 2A
In steps ST10 and ST11 described above, values actually measured by the
10 冷凍装置
20 冷凍回路
31 圧縮機
33 室外熱交換器
34 膨張機構
41 室内熱交換器
61 吸入圧力センサ
63 吸入温度センサ
64 吐出温度センサ
65 室外熱交換器温度センサ
67 室外液側温度センサ
74 室内液側温度センサ
75 室内熱交換器温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検出するための吐出温度検出器(64)と、
前記蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出するための蒸発温度検出器(65,75)と、
前記凝縮器における冷媒の凝縮温度を検出するための凝縮温度検出器(75,65)と、
予め設定されている目標湿り度に前記圧縮機の吸入湿り度が維持される前記圧縮機の目標吐出温度を、前記圧縮機の回転数及び前記冷凍回路の冷媒循環量のうちの少なくとも一方と前記蒸発温度と前記凝縮温度とをパラメータとする演算により取得し、前記吐出温度が前記目標吐出温度になるように前記膨張機構を制御する制御装置(50)と、
を備える、冷凍装置。 A refrigeration circuit (20) having a compressor (31), a condenser (33, 41), an expansion mechanism (34) and an evaporator (41, 33), and performing a vapor compression refrigeration cycle;
A discharge temperature detector (64) for detecting the discharge temperature of the refrigerant discharged from the compressor;
An evaporation temperature detector (65, 75) for detecting the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator;
A condensation temperature detector (75, 65) for detecting the condensation temperature of the refrigerant in the condenser;
The target discharge temperature of the compressor that maintains the suction wetness of the compressor at a preset target wetness is set to at least one of the rotation speed of the compressor and the refrigerant circulation amount of the refrigeration circuit, and the A control device (50) that acquires the evaporation temperature and the condensation temperature as parameters, and controls the expansion mechanism so that the discharge temperature becomes the target discharge temperature;
A refrigeration apparatus comprising:
請求項1に記載の冷凍装置。 The control device calculates the target discharge temperature by a function formula having the evaporation temperature and the condensation temperature as parameters for each rotation speed of the compressor or refrigerant circulation amount of the refrigeration circuit.
The refrigeration apparatus according to claim 1.
前記制御装置は、R32の圧力とエンタルピに関する物性情報を保持し、前記物性情報に従って前記目標吐出温度を算出する、
請求項1又は請求項2に記載の冷凍装置。 The refrigerant is a R32 single component refrigerant,
The control device holds physical property information on the pressure and enthalpy of R32, and calculates the target discharge temperature according to the physical property information.
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載の冷凍装置。 The control device calculates input energy of the compressor based on the physical properties of the refrigerant circulating in the refrigeration circuit, using at least one of the rotation speed and the refrigerant circulation amount, the evaporation temperature, and the condensation temperature as parameters. A discharge enthalpy of the target discharge temperature is calculated using at least one of the rotational speed and the refrigerant circulation amount, the input energy and the enthalpy at the target wetness, and the discharge enthalpy is used. Determining the target discharge temperature;
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の冷凍装置。 The control device is configured to be capable of calculating the air conditioning capability of the refrigeration circuit using the rotation speed, the evaporation temperature, and the condensation temperature as parameters based on the physical properties of the refrigerant circulating in the refrigeration circuit, and using the air conditioning capability To calculate the refrigerant circulation amount,
The refrigeration apparatus according to claim 4.
請求項1に記載の冷凍装置。 The control device temporarily changes at least one of the rotational speed of the compressor and the refrigerant circulation amount of the refrigeration circuit so that the state of the refrigerant sucked by the compressor is changed from a wet state to an overheated state, Using measured values obtained when the compressor is in a suction wet state and a suction overheat state, at least one of the rotation speed of the compressor and the refrigerant circulation amount of the refrigeration circuit, the evaporation temperature, and the condensation temperature, Is used as a parameter to calculate the target discharge temperature,
The refrigeration apparatus according to claim 1.
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