JP5901774B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における冷凍装置の冷媒回路図である。
冷凍装置は、二元冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、高温側循環回路aと低温側循環回路bとを備えている。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とを直列に接続して構成される。
低温側圧縮機5の吸入冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒(A点)となる。この高温高圧のガス冷媒は、補助コンデンサ6(送風機(図示せず)により空冷する)で外気により空冷され、放熱する。このように補助コンデンサ6を通過させることで、カスケードコンデンサ8での熱交換処理を低減することができる。
低温側循環回路bを長時間停止する場合(低温側圧縮機5が運転していない場合)に、高温側循環回路aの高温側圧縮機1側の運転を、仮に停止せずに継続していれば、カスケードコンデンサ8が冷却されるため、低温側循環回路b内の圧力上昇を抑えることができる。しかし、低温側圧縮機5を長時間停止(又はサーモオフ)する場合に高温側循環回路aの高温側圧縮機1を運転することは、ショーケースの温度を下げるという冷凍装置の本来の目的から外れた運転であるため、いわば無駄な運転となり、好ましくない。
低温側圧縮機5が長時間停止(例えば、連休や年末年始等で2〜3日、停止する場合等が該当し、予め設定した期間以上の停止)した場合、上述したように低温側循環回路b内の圧力は次第に上昇する。制御装置50は、運転停止中も低温側高圧圧力センサ19及び低温側低圧圧力センサ20からの検出信号に基づいて低温側循環回路b内の圧力をチェックしており、低温側循環回路b内の圧力が設計圧力(例えば、4.15Mpa)よりも低い所定圧力(例えば、4Mpa)を超えると、タンク用電磁弁17を開き、低温側循環回路b内の冷媒を膨張タンク18に回収する。これにより、低温側循環回路b内の圧力が設計圧力を超えるのを防止できる。
長時間停止後の起動時は、上述したように、設計圧力に近い圧力まで上昇している可能性がある。特開2004−190917号公報では、この状態で低温側圧縮機5を起動すると、設計圧力を超えることに配慮し、まず高温側圧縮機1を起動し、所定時間経過してから低温側圧縮機5を起動するようにしている。したがって、長時間停止後の起動時に、低温側圧縮機5と高温側圧縮機1との両方を同時に起動する場合に比べて、プルダウン速度(運転停止中に温度上昇したショーケース内の温度を設定温度までに下げる低下速度)が遅くなる。
図4は、本発明の実施の形態1に係る冷凍装置における低温側圧縮機5の長時間停止からの起動時の動作を示すフローチャートである。以下、図4を参照して冷凍装置の低温側圧縮機5の長時間停止からの起動時の動作を説明する。
長時間停止からの起動の際、まず、制御装置50は、低温側圧縮機5と高温側圧縮機1との両方を起動する(S1)。そして、制御装置50は、低温側高圧圧力センサ19又は低温側低圧圧力センサ20の検出圧力が許容圧力以下の所定圧力(ここでは4Mpa)を超えるかどうかをチェックする(S2)。制御装置50は、検出圧力が所定圧力を超えると判断した場合、タンク用電磁弁17を開く(S3)。これにより、膨張タンク18内の冷媒が低温側循環回路b内に回収される。そして、所定時間が経過すると(S4)、タンク用電磁弁17を閉じて(S5)、起動時の動作を終了する。その後は、ショーケース内を設定温度に維持する通常運転が行われる。
図5は、本発明の実施の形態1に係る冷凍装置における低温側圧縮機5のサーモオフ後の起動時の動作を示すフローチャートである。以下、図5を参照してサーモオフ後の起動時の動作を説明する。なお、サーモオフ中、タンク用電磁弁17は閉じられているものとする。
サーモオフ後の起動、つまりサーモオンの際、まず、制御装置50は、低温側圧縮機5と高温側圧縮機1との両方を起動する(S11)。サーモオフにより低温側圧縮機5が停止している期間は、数分程度の短い期間であるため、その間の低温側循環回路bの圧力上昇は僅かであり、設計圧力よりも十分低い状態にある。
上記実施の形態1では、2元冷凍サイクルを行う冷凍装置について説明したが、実施の形態2では、二段式圧縮機31を用いた冷凍装置について説明する。
冷凍装置は、低段側圧縮機31a及び高段側圧縮機31bを備えた二段式圧縮機31と、ガスクーラー32と、中間冷却器33と、冷却ユニット37とを冷媒配管で順次、接続した循環回路cを備えている。本発明の熱源回路は、二段式圧縮機31とガスクーラー32と中間冷却器33とを備えて構成される。
二段式圧縮機31の高段側圧縮機31bから吐出された高温高圧の吐出ガス(F点)は、ガスクーラー32で冷却されて若干過冷却された状態(G点)となる。そして、その過冷却された冷媒は分岐され、分岐された冷媒のうち大部分の冷媒(主冷媒)は、分岐管45に設けた中間冷却用流量調整弁46にて中間圧力(M点)まで減圧された残りの冷媒(中間冷却器用冷媒)と中間冷却器33にて熱交換し、更に過冷却を増した状態(H点)となる。そして、中間冷却器33にて冷却された主冷媒は、第2流量調整弁40で減圧され、気液2相冷媒(I点)となって液配管41を介して冷却ユニット37に流入する。
図8は、本発明の実施の形態2に係る冷凍装置における二段式圧縮機の長時間停止からの起動時の動作を示すフローチャートである。以下、図8を参照して冷凍装置の二段式圧縮機31の長時間停止からの起動時のタンク用電磁弁43の動作を説明する。
長時間停止後の起動の際、まず、制御装置60は二段式圧縮機31を起動する(S21)。そして、制御装置60は、高圧圧力センサ48又は低圧圧力センサ49の検出圧力が許容圧力以下の所定圧力(ここでは4Mpa)を超えるかどうかをチェックする(S22)。制御装置60は、検出圧力が所定圧力を超えると判断した場合、タンク用電磁弁43を開く(S23)。これにより、膨張タンク44内の冷媒が循環回路c内に回収される。そして、所定時間が経過すると(S24)、タンク用電磁弁43を閉じて(S25)、起動時の動作を終了する。その後は、ショーケース内を設定温度に維持する通常運転が行われる。
図9は、本発明の実施の形態2に係る冷凍装置における二段式圧縮機のサーモオフ後の起動時の動作を示すフローチャートである。以下、図9を参照してサーモオフ後の起動時の動作を説明する。なお、サーモオフ中、タンク用電磁弁43は閉じられているものとする。
サーモオフからの起動、つまりサーモオンの際、まず、制御装置60は、二段式圧縮機31を起動する(S31)。サーモオフにより二段式圧縮機31が停止している期間は、数十分程度の短い期間であるため、その間の循環回路cの圧力上昇は僅かであり、設計圧力よりも十分低い状態にある。
Claims (9)
- 高温側圧縮機と、高温側凝縮器と、高温側膨張弁と、カスケード熱交換器の高温側蒸発器とを有し、高温側冷媒が循環する高温側循環回路と、
低温側圧縮機、前記カスケード熱交換器の低温側凝縮器及び受液器を有する低温側熱源回路と、第1流量調整弁及び低温側蒸発器が直列に接続されて構成された冷却ユニットとを、前記低温側熱源回路から前記冷却ユニットへ冷媒を流す液配管と前記冷却ユニットから前記低温側熱源回路に冷媒を流すガス配管とで連結して構成され、低温側冷媒が循環する低温側循環回路と、
前記受液器の出口に設けられ、前記受液器を通過後の冷媒を減圧して気液2相として前記液配管に流すための第2流量調整弁と、
前記低温側循環回路において前記低温側圧縮機の吸入側に、タンク用電磁弁を介して接続され、運転停止中の前記低温側循環回路内の圧力上昇を抑えるための膨張タンクと、
前記低温側圧縮機の吐出側の圧力を検出する低温側高圧圧力センサと、
前記低温側圧縮機の吸入側の圧力を検出する低温側低圧圧力センサと、
前記低温側高圧圧力センサ又は前記低温側低圧圧力センサにより検出された検出圧力に基づき前記タンク用電磁弁の開閉制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
運転停止中に前記検出圧力が前記低温側循環回路の設計圧力よりも低い所定圧力を超えると、前記タンク用電磁弁を開いて前記低温側循環回路内の冷媒が前記膨張タンクに流れるようにし、
冷凍装置の起動時に前記低温側圧縮機と前記高温側圧縮機との両方を起動すると共に、その起動前の停止期間が予め設定した期間以上の場合、前記検出圧力が前記所定圧力を超えるか否かをチェックし、超える場合、前記タンク用電磁弁を開き、前記低温側蒸発器の蒸発温度を目標蒸発温度にするために必要な冷媒量、前記膨張タンク内の冷媒を前記低温側循環回路に回収してから前記タンク用電磁弁を閉じ、前記検出圧力が前記所定圧力を超えない場合、前記タンク用電磁弁を閉じることを特徴とする冷凍装置。 - 高温側圧縮機と、高温側凝縮器と、高温側膨張弁と、カスケード熱交換器の高温側蒸発器とを有し、高温側冷媒が循環する高温側循環回路と、
低温側圧縮機、前記カスケード熱交換器の低温側凝縮器及び受液器を有する低温側熱源回路と、第1流量調整弁及び低温側蒸発器が直列に接続されて構成された冷却ユニットとを、前記低温側熱源回路から前記冷却ユニットへ冷媒を流す液配管と前記冷却ユニットから前記低温側熱源回路に冷媒を流すガス配管とで連結して構成され、低温側冷媒が循環する低温側循環回路と、
前記受液器の出口に設けられ、前記受液器を通過後の冷媒を減圧して気液2相として前記液配管に流すための第2流量調整弁と、
前記低温側循環回路において前記低温側圧縮機の吸入側に、タンク用電磁弁を介して接続され、運転停止中の前記低温側循環回路内の圧力上昇を抑えるための膨張タンクと、
前記低温側圧縮機の吐出側の圧力を検出する低温側高圧圧力センサと、
前記低温側圧縮機の吸入側の圧力を検出する低温側低圧圧力センサと、
前記低温側高圧圧力センサ又は前記低温側低圧圧力センサにより検出された検出圧力に基づき前記タンク用電磁弁の開閉制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
運転停止中に前記検出圧力が前記低温側循環回路の設計圧力よりも低い所定圧力を超えると、前記タンク用電磁弁を開いて前記低温側循環回路内の冷媒が前記膨張タンクに流れるようにし、
冷凍装置の起動時に前記低温側圧縮機及び前記高温側圧縮機の両方を起動すると共に、その起動が、サーモオフからの起動の場合、前記タンク用電磁弁を開き、前記低温側蒸発器の蒸発温度を目標蒸発温度にするために必要な冷媒量、前記膨張タンク内の冷媒を前記低温側循環回路に回収してから前記タンク用電磁弁を閉じることを特徴とする冷凍装置。 - 高温側圧縮機と、高温側凝縮器と、高温側膨張弁と、カスケード熱交換器の高温側蒸発器とを有し、高温側冷媒が循環する高温側循環回路と、
低温側圧縮機、前記カスケード熱交換器の低温側凝縮器及び受液器を有する低温側熱源回路と、第1流量調整弁及び低温側蒸発器が直列に接続されて構成された冷却ユニットとを、前記低温側熱源回路から前記冷却ユニットへ冷媒を流す液配管と前記冷却ユニットから前記低温側熱源回路に冷媒を流すガス配管とで連結して構成され、低温側冷媒が循環する低温側循環回路と、
前記受液器の出口に設けられ、前記受液器を通過後の冷媒を減圧して気液2相として前記液配管に流すための第2流量調整弁と、
前記低温側循環回路において前記低温側圧縮機の吸入側に、タンク用電磁弁を介して接続され、運転停止中の前記低温側循環回路内の圧力上昇を抑えるための膨張タンクとを備え、
前記低温側冷媒にCO2冷媒を使用し、前記低温側循環回路の前記ガス配管の径を、前記低温側循環回路にHFC冷媒を使用する場合の圧損を考慮して設定される径と同等としたことを特徴とする冷凍装置。 - 前記タンク用電磁弁は、通電時に閉となる電磁弁であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の冷凍装置。
- 前記低温側冷媒をCO2冷媒としたことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の冷凍装置。
- 低段側圧縮機及び高段側圧縮機を有する二段式圧縮機、ガスクーラー及び中間冷却器を有する熱源回路と、第1流量調整弁及び蒸発器が直列に接続されて構成された冷却ユニットとを、前記熱源回路から前記冷却ユニットに冷媒を流す液配管と前記冷却ユニットから前記熱源回路に冷媒を流すガス管とで連結して構成され、CO2冷媒が循環する循環回路と、
前記ガスクーラーと前記中間冷却器との間から分岐した冷媒を前記中間冷却器に流入させる分岐管と、
前記分岐管に設けられた中間冷却用流量調整弁と、
前記低段側圧縮機の吐出側と前記高段側圧縮機の吸入側とを前記中間冷却器に接続する接続回路と、
前記循環回路において前記中間冷却器を通過後の冷媒を減圧して気液2相として前記液配管に流すための第2流量調整弁と、
前記循環回路において前記低段側圧縮機の吸入側に、タンク用電磁弁を介して接続され、運転停止中の前記循環回路内の圧力上昇を抑えるための膨張タンクと
を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 前記低段側圧縮機の吐出側の圧力を検出する高圧圧力センサと、
前記低段側圧縮機の吸入側の圧力を検出する低圧圧力センサと、
前記高圧圧力センサ又は前記低圧圧力センサにより検出された検出圧力に基づき前記タンク用電磁弁の開閉制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
運転停止中に前記検出圧力が前記循環回路の設計圧力よりも低い所定圧力を超えると、前記タンク用電磁弁を開いて前記循環回路内の冷媒が前記膨張タンクに流れるようにし、
冷凍装置の起動時に前記二段式圧縮機を起動すると共に、その起動前の停止期間が予め設定した期間以上の場合、前記検出圧力が前記所定圧力を超えるか否かをチェックし、超える場合、前記タンク用電磁弁を開き、前記蒸発器の蒸発温度を目標蒸発温度にするために必要な冷媒量、前記膨張タンク内の冷媒を前記循環回路に回収してから前記タンク用電磁弁を閉じ、前記検出圧力が前記所定圧力を超えない場合、前記タンク用電磁弁を閉じることを特徴とする請求項6記載の冷凍装置。 - 前記低段側圧縮機の吐出側の圧力を検出する高圧圧力センサと、
前記低段側圧縮機の吸入側の圧力を検出する低圧圧力センサと、
前記高圧圧力センサ又は前記低圧圧力センサにより検出された検出圧力に基づき前記タンク用電磁弁の開閉制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
運転停止中に前記検出圧力が前記循環回路の設計圧力よりも低い所定圧力を超えると、前記タンク用電磁弁を開いて前記循環回路内の冷媒が前記膨張タンクに流れるようにし、
冷凍装置の起動時に前記二段式圧縮機を起動すると共に、その起動が、サーモオフからの起動の場合、前記タンク用電磁弁を開き、前記蒸発器の蒸発温度を目標蒸発温度にするために必要な冷媒量、前記膨張タンク内の冷媒を前記循環回路に回収してから前記タンク用電磁弁を閉じることを特徴とする請求項6記載の冷凍装置。 - 前記タンク用電磁弁は、通電時に閉となる電磁弁であることを特徴とする請求項6乃至請求項8の何れか一項に記載の冷凍装置。
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