JP6206787B2 - Refrigeration equipment - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮機と、ガスクーラと、膨張弁と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration apparatus in which a refrigerant circuit is configured by a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator, and a high pressure side is at a supercritical pressure.

従来よりこの種冷凍装置は、圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器等から冷媒回路が構成され、圧縮機で圧縮された冷媒をガスクーラにて放熱させ、膨張弁にて減圧した後、蒸発器にて蒸発させ、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る。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)。   Conventionally, this kind of refrigeration apparatus has a refrigerant circuit composed of a compressor, a gas cooler, an expansion valve, an evaporator, etc., radiates the refrigerant compressed by the compressor with the gas cooler, depressurizes with the expansion valve, and then the evaporator The ambient air is cooled by evaporation of the refrigerant at this time. In recent years, chlorofluorocarbon refrigerants cannot be used in this type of refrigeration system 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).

また、特許文献1ではスーパーマーケット等の店舗に設置された複数台のショーケース(負荷機器)に冷凍機から冷媒を供給する冷凍装置であるため、冷凍機に設置された圧縮機の運転制御は、冷媒回路の低圧側圧力に基づいて制御されていた。また、蒸発器の過熱度は膨張弁の弁開度を制御することにより、適正値に制御されていた。   Further, in Patent Document 1, since it is a refrigeration apparatus that supplies refrigerant from a refrigerator to a plurality of showcases (load equipment) installed in a store such as a supermarket, the operation control of the compressor installed in the refrigerator is It was controlled based on the low pressure side pressure of the refrigerant circuit. Moreover, the superheat degree of the evaporator was controlled to an appropriate value by controlling the valve opening degree of the expansion valve.

特開2011−133204号公報JP 2011-133204 A

ここで、この種冷凍装置の圧縮機が始動したときの冷媒回路の高圧側圧力の上昇は、負荷機器であるショーケースの蒸発器への冷媒(ガス冷媒)の流入抵抗が大きく影響する。そして、この流入抵抗は膨張弁の弁開度で決まる。   Here, the increase in the high-pressure side pressure of the refrigerant circuit when the compressor of this type of refrigeration apparatus is started is greatly influenced by the inflow resistance of the refrigerant (gas refrigerant) to the evaporator of the showcase that is the load device. This inflow resistance is determined by the valve opening of the expansion valve.

しかしながら、この膨張弁(電動膨張弁)は高圧側圧力の変化に追従できる程の速度では動作しない。そのため、従来では膨張弁の標準弁開度を予め規定しておき、圧縮機の始動時には膨張弁の弁開度をこの標準弁開度として蒸発器への流入抵抗を制御していたが、圧縮機が停止した後の冷媒回路内の平衡圧力は季節によって変化する。   However, this expansion valve (electric expansion valve) does not operate at a speed that can follow the change in the high-pressure side pressure. Therefore, conventionally, the standard valve opening of the expansion valve is specified in advance, and when the compressor is started, the expansion valve is used as the standard valve opening to control the inflow resistance to the evaporator. The equilibrium pressure in the refrigerant circuit after the machine stops changes depending on the season.

そのため、夏季には標準弁開度が小さ過ぎ、始動時における蒸発器への冷媒流入が堰き止められて高圧側圧力の上昇を招き、冬季には逆に標準弁開度が大き過ぎて蒸発器に過剰な冷媒が流入し、それによる過剰な冷却能力によって低圧側圧力が低下し、直ぐに圧縮機が停止してしまう所謂ショートサイクルが発生する問題があった。   For this reason, the standard valve opening is too small in the summer, and refrigerant inflow to the evaporator at the start is blocked, leading to an increase in the high-pressure side pressure. On the contrary, the standard valve opening is too large in the winter. There is a problem that a so-called short cycle occurs in which an excessive amount of refrigerant flows in, the pressure on the low-pressure side decreases due to an excessive cooling capacity, and the compressor immediately stops.

本発明は、係る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、圧縮機始動時の膨張弁の弁開度を適切に制御して始動負荷を低減することができる冷凍装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and a refrigeration apparatus capable of reducing the starting load by appropriately controlling the valve opening of the expansion valve at the time of starting the compressor. The purpose is to provide.

本発明の冷凍装置は、
圧縮機と、ガスクーラと、膨張弁と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、前記圧縮機及び前記ガスクーラを有する冷凍機と、前記蒸発器及び膨張弁を有する負荷機器とを備え、前記圧縮機及び前記膨張弁を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記冷凍機に設けられ、前記圧縮機を制御する冷凍機側制御手段と、前記負荷機器に設けられ、前記膨張弁を制御する負荷機器側制御手段とを備えて構築され、該負荷機器側制御手段が保有する前記膨張弁の標準弁開度が、外気温度に基づいて補正されることにより、前記膨張弁の弁開度が変更され、前記制御手段は、外気温度に基づき、圧縮機の始動時における膨張弁の弁開度を、前記圧縮機の始動前に変更し、前記負荷機器側制御手段は、前記圧縮機の始動時点における前記膨張弁の標準弁開度と、前記圧縮機の始動後における前記膨張弁の標準弁開度を有し、各標準弁開度がそれぞれ補正されることを特徴とする。
The refrigeration apparatus of the present invention is
In a refrigerating apparatus in which a refrigerant circuit is configured by a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator, and the high pressure side is at a supercritical pressure, the refrigerator having the compressor and the gas cooler, the evaporator, and the expansion valve And a control means for controlling the compressor and the expansion valve, the control means being provided in the refrigerator and a refrigerator-side control means for controlling the compressor, and the load A load device side control means for controlling the expansion valve provided in the equipment , and the standard valve opening of the expansion valve held by the load equipment side control means is corrected based on the outside air temperature Thus, the valve opening of the expansion valve is changed, and the control means changes the valve opening of the expansion valve at the time of starting the compressor before starting the compressor based on the outside air temperature, Device side control means It has a standard valve opening of the expansion valve at the time of starting the compressor and a standard valve opening of the expansion valve after the start of the compressor, and each standard valve opening is corrected. .

請求項2の発明の冷凍装置は、上記発明において制御手段は、外気温度が高い場合、膨張弁の弁開度を拡大し、外気温度が低い場合、膨張弁の弁開度を縮小することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the above invention, the control means increases the valve opening degree of the expansion valve when the outside air temperature is high, and reduces the valve opening degree of the expansion valve when the outside air temperature is low. Features.

請求項3の発明の冷凍装置は、上記発明において制御手段は、冷凍機側制御手段と、負荷機器側制御手段と、これら冷凍機側制御手段及び負荷機器側制御手段とデータの送受信を行う主制御手段とから構築され、この主制御手段は、負荷機器側制御手段から膨張弁の標準弁開度に関するデータを受信し、冷凍機側制御手段から外気温度に関するデータを受信して標準弁開度に補正を加えると共に、この補正した膨張弁の弁開度に関するデータを負荷機器側制御手段に送信し、この負荷機器側制御手段は、主制御手段から送信された膨張弁の弁開度に関するデータに基づき、膨張弁を制御することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the control means transmits / receives data to / from the refrigerator side control means, the load equipment side control means, and the refrigerator side control means and the load equipment side control means. The main control means receives the data related to the standard valve opening of the expansion valve from the load equipment side control means, and receives the data related to the outside air temperature from the refrigerator side control means to receive the standard valve opening degree. And the data related to the corrected opening degree of the expansion valve is transmitted to the load device side control means. The load equipment side control means transmits the data related to the valve opening degree of the expansion valve transmitted from the main control means. Based on the above, the expansion valve is controlled.

請求項4の発明の冷凍装置は、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 refrigeration apparatus of the invention of claim 4 is characterized in that carbon dioxide is used as a refrigerant in each of the above inventions.

本発明によれば、圧縮機と、ガスクーラと、膨張弁と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、圧縮機及び膨張弁を制御する制御手段を備え、この制御手段が、外気温度に基づき、圧縮機の始動時における膨張弁の弁開度を変更するようにしたので、請求項2の発明の如く外気温度が高く、冷媒回路の平衡圧力が高い状況では膨張弁の弁開度を拡大して高圧側圧力の異常な上昇を防止し、圧縮機の始動負荷を低減することができるようになると共に、外気温度が低く、平衡圧力が低い状況では膨張弁の弁開度を縮小して冷却性能の過剰によるショートサイクルの発生を防止することができるようになる。   According to the present invention, in the refrigerating apparatus in which the refrigerant circuit is configured by the compressor, the gas cooler, the expansion valve, and the evaporator, and the high pressure side is at the supercritical pressure, the control means for controlling the compressor and the expansion valve is provided. Since the control means changes the valve opening degree of the expansion valve at the time of starting the compressor based on the outside air temperature, the outside air temperature is high and the equilibrium pressure of the refrigerant circuit is high as in the invention of claim 2. In situations where the expansion valve opening is increased to prevent an abnormal increase in the high-pressure side pressure, the starting load of the compressor can be reduced, while the outside air temperature is low and the equilibrium pressure is low. It is possible to prevent the occurrence of a short cycle due to excessive cooling performance by reducing the opening degree of the expansion valve.

また、請求項3や請求項4の発明の如く制御手段を冷凍機側制御手段と、負荷機器側制御手段と、これらとデータの送受信を行う主制御手段から構築し、負荷機器側制御手段が膨張弁の標準弁開度に関するデータを保有し、主制御手段が、冷凍機側制御手段から受信した外気温度に関するデータに基づいて標準弁開度を補正するようにすれば、主制御手段と負荷機器側制御手段との間の通信異常が発生した場合等にも、負荷機器側制御手段は支障無く膨張弁を標準弁開度とすることができるようになる。   Further, as in the invention of claim 3 and claim 4, the control means is constructed from the refrigerator side control means, the load equipment side control means, and the main control means for transmitting and receiving data to and from the load equipment side control means. If data on the standard valve opening of the expansion valve is held and the main control means corrects the standard valve opening based on the data on the outside air temperature received from the refrigerator-side control means, the main control means and the load Even when a communication abnormality occurs with the device-side control means, the load device-side control means can set the expansion valve to the standard valve opening without any trouble.

更に、請求項5の発明の如く負荷機器側制御手段が圧縮機の始動時における膨張弁の標準弁開度と、圧縮機の始動後における膨張弁の標準弁開度を有して各標準弁開度がそれぞれ補正されるようにすれば、圧縮機の始動時点から始動後に渡って支障無く膨張弁の制御を実行することができるようになる。そして、以上のことは特に二酸化炭素を冷媒として使用する冷凍装置において有効となる。   Furthermore, as in the invention of claim 5, the load device side control means has a standard valve opening degree of the expansion valve when starting the compressor and a standard valve opening degree of the expansion valve after starting the compressor. If the opening is corrected, the expansion valve can be controlled without any trouble from the start of the compressor to after the start. The above is particularly effective in a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant.

本発明を適用した一実施例の冷凍装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the refrigerating device of one example to which the present invention is applied. 図1の冷凍装置の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus of the freezing apparatus of FIG. 図2の制御装置による圧縮機の運転周波数制御を説明する図である。It is a figure explaining the operating frequency control of the compressor by the control apparatus of FIG. 図2の制御装置による圧縮機始動時の膨張弁の弁開度制御を説明する図である。It is a figure explaining the valve opening degree control of the expansion valve at the time of the compressor start by the control apparatus of FIG.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は本発明を適用する対象の実施形態にかかる冷凍装置Rの冷媒回路図である。本実施例における冷凍装置Rはスーパーマーケット等の店舗に設置されるものであり、冷凍機3と店内に一台若しくは複数台のショーケース4(負荷機器)とを備え、これら冷凍機3とショーケース4とが、ユニット出口6とユニット入口7を介して、冷媒配管8及び9により連結されて所定の冷媒回路1を構成している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus R according to an embodiment to which the present invention is applied. The refrigeration apparatus R in this embodiment is installed in a store such as a supermarket, and includes a refrigerator 3 and one or a plurality of showcases 4 (loading devices) in the store, and these refrigerators 3 and showcases. 4 are connected to each other by refrigerant pipes 8 and 9 via a unit outlet 6 and a unit inlet 7 to constitute a predetermined refrigerant circuit 1.

この冷媒回路1は、高圧側の冷媒圧力(高圧圧力)がその臨界圧力以上(超臨界)となる二酸化炭素を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性及び毒性等を考慮した自然冷媒である。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油(ミネラルオイル)、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、PAG(ポリアルキルグリコール)等、既存のオイルが使用される。   The refrigerant circuit 1 uses, as a refrigerant, carbon dioxide whose refrigerant pressure (high pressure) on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure (supercritical). This carbon dioxide refrigerant is a natural refrigerant that is friendly to the global environment and takes into consideration flammability and toxicity. As the lubricating oil, existing oils such as mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkyl glycol) are used.

冷凍機3は、圧縮機11を備える。本実施例において、圧縮機11は、多段圧縮式ロータリ圧縮機であり、鋼板から成る円筒状の密閉容器12と、この密閉容器12の内部空間の上部に配置収納された駆動要素としての電動要素13及びこの電動要素13の下側に配置され、その回転軸により駆動される第1の(低段側)回転圧縮要素(第1の圧縮要素)14及び第2の(高段側)回転圧縮要素(第2の圧縮要素)16から成る回転圧縮機構部にて構成されている。   The refrigerator 3 includes a compressor 11. In the present embodiment, the compressor 11 is a multistage compression rotary compressor, and a cylindrical sealed container 12 made of a steel plate and an electric element as a drive element disposed and housed in the upper part of the internal space of the sealed container 12. 13 and a first (low-stage side) rotary compression element (first compression element) 14 and a second (high-stage side) rotary compression which are arranged below the electric element 13 and driven by the rotating shaft thereof The rotary compression mechanism is composed of an element (second compression element) 16.

圧縮機11の第1の回転圧縮要素14は、冷媒配管9を介して冷媒回路1の低圧側から圧縮機11に吸い込まれる低圧冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して吐出し、第2の回転圧縮要素16は、第1の回転圧縮要素14で圧縮されて吐出された中間圧の冷媒を更に吸い込み、圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路1の高圧側に吐出する。圧縮機11は、周波数可変型の圧縮機であり、電動要素13の運転周波数を変更することで、第1の回転圧縮要素14及び第2の回転圧縮要素16の回転数を制御可能とする。   The first rotary compression element 14 of the compressor 11 compresses the low-pressure refrigerant sucked into the compressor 11 from the low-pressure side of the refrigerant circuit 1 through the refrigerant pipe 9 and raises it to an intermediate pressure for discharge. The rotary compression element 16 further sucks in the intermediate pressure refrigerant compressed and discharged by the first rotary compression element 14, compresses it to a high pressure, and discharges it to the high pressure side of the refrigerant circuit 1. The compressor 11 is a variable frequency compressor, and the rotational frequency of the first rotary compression element 14 and the second rotary compression element 16 can be controlled by changing the operating frequency of the electric element 13.

圧縮機11の密閉容器12の側面には、第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17と、密閉容器12内に連通する低段側吐出口18と、第2の回転圧縮要素16に連通する高段側吸込口19及び高段側吐出口21が形成されている。圧縮機11の低段側吸込口17には、冷媒導入管22が接続され、冷媒配管9に接続される。   On the side surface of the sealed container 12 of the compressor 11, a low-stage suction port 17 communicating with the first rotary compression element 14, a low-stage discharge port 18 communicating with the inside of the sealed container 12, and a second rotational compression A high-stage suction port 19 and a high-stage discharge port 21 communicating with the element 16 are formed. A refrigerant introduction pipe 22 is connected to the lower stage side suction port 17 of the compressor 11 and is connected to the refrigerant pipe 9.

低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に吸い込まれた低圧(LP:通常運転状態で2.6MPa程)の冷媒ガスは、当該第1の回転圧縮要素14により中間圧(MP:通常運転状態で5.5MPa程度)に昇圧されて密閉容器12内に吐出される。これにより、密閉容器12内は中間圧(MP)となる。   The low-pressure refrigerant gas (LP: about 2.6 MPa in the normal operation state) sucked into the low-pressure portion of the first rotary compression element 14 from the low-stage suction port 17 is intermediate pressure by the first rotary compression element 14. The pressure is increased to (MP: about 5.5 MPa in a normal operation state) and discharged into the sealed container 12. Thereby, the inside of the airtight container 12 becomes an intermediate pressure (MP).

そして、密閉容器12内の中間圧の冷媒ガスが吐出される圧縮機11の低段側吐出口18には、中間圧吐出配管23が接続され、インタークーラ24の一端に接続される。このインタークーラ24は、第1の回転圧縮要素14から吐出された中間圧の冷媒を空冷するものであり、当該インタークーラ24の他端には、中間圧吸入管26が接続され、この中間圧吸入管26は圧縮機11の高段側吸込口19に接続される。   An intermediate pressure discharge pipe 23 is connected to the low-stage discharge port 18 of the compressor 11 through which the intermediate pressure refrigerant gas in the sealed container 12 is discharged, and is connected to one end of the intercooler 24. The intercooler 24 air-cools the intermediate pressure refrigerant discharged from the first rotary compression element 14, and an intermediate pressure suction pipe 26 is connected to the other end of the intercooler 24. The suction pipe 26 is connected to the higher stage suction port 19 of the compressor 11.

高段側吸込口19により第2の回転圧縮要素16に吸い込まれた中圧(MP)の冷媒ガスは、当該第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて高温高圧(HP:通常運転状態で9MPa程の超臨界圧力)の冷媒ガスとなる。   The medium-pressure (MP) refrigerant gas sucked into the second rotary compression element 16 by the high-stage side suction port 19 is compressed by the second stage by the second rotary compression element 16, and the high-temperature high-pressure (HP : Supercritical pressure of about 9 MPa in a normal operation state).

そして、圧縮機11の第2の回転圧縮要素16の高圧室側に設けられた高段側吐出口21には、高圧吐出配管27の一端が接続され、その他端はガスクーラ(放熱器)28の入口に接続されている。20はこの高圧吐出配管27内に介設されたオイルセパレータである。オイルセパレータ20は圧縮機11から吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイルクーラ25のオイル通路25Aと電動弁25Bを介して圧縮機11の密閉容器12内に戻す。尚、55は圧縮機11内のオイルレベルを検出するフロートスイッチである。   One end of a high-pressure discharge pipe 27 is connected to the high-stage discharge port 21 provided on the high-pressure chamber side of the second rotary compression element 16 of the compressor 11, and the other end is a gas cooler (heat radiator) 28. Connected to the entrance. An oil separator 20 is provided in the high-pressure discharge pipe 27. The oil separator 20 separates the oil in the refrigerant discharged from the compressor 11 and returns it to the sealed container 12 of the compressor 11 via the oil passage 25A of the oil cooler 25 and the electric valve 25B. Reference numeral 55 denotes a float switch for detecting the oil level in the compressor 11.

ガスクーラ28は、圧縮機11から吐出された高圧の吐出冷媒を冷却するものであり、ガスクーラ28の近傍には当該ガスクーラ28を空冷するガスクーラ用送風機31が配設されている。本実施例では、ガスクーラ28は上述したインタークーラ24と並設されており、これらは同一の風路に配設されている。そして、ガスクーラ28の出口はスプリットサイクルを構成するスプリット熱交換器(中間熱交換器)29等を介して、冷媒配管8に接続される。   The gas cooler 28 cools the high-pressure discharged refrigerant discharged from the compressor 11, and a gas cooler blower 31 for air-cooling the gas cooler 28 is disposed in the vicinity of the gas cooler 28. In the present embodiment, the gas cooler 28 is juxtaposed with the intercooler 24 described above, and these are disposed in the same air passage. And the exit of the gas cooler 28 is connected to the refrigerant | coolant piping 8 via the split heat exchanger (intermediate heat exchanger) 29 etc. which comprise a split cycle.

一方、ショーケース4は、スーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗内に設置され、冷媒配管8及び9に接続されている。ショーケース4には、膨張弁(電動膨張弁)32と蒸発器33が設けられており、冷媒配管8と冷媒配管9との間に順次接続されている(膨張弁32が冷媒配管8側、蒸発器33が冷媒配管9側)。蒸発器33には、当該蒸発器33に送風する冷気循環用送風機53(図2)が隣設されている。そして、冷媒配管9は、上述したように冷媒導入管22を介して圧縮機11の第1の回転圧縮要素14に連通する低段側吸込口17に接続されている。これにより、本実施例における冷凍装置Rの冷媒回路1が構成される。尚、図中37はオイルセパレータ20側を順方向とされた逆止弁であり、高圧吐出配管27に介設されている。   On the other hand, the showcase 4 is installed in a store such as a supermarket or a convenience store, and is connected to the refrigerant pipes 8 and 9. The showcase 4 is provided with an expansion valve (electric expansion valve) 32 and an evaporator 33, and sequentially connected between the refrigerant pipe 8 and the refrigerant pipe 9 (the expansion valve 32 is on the refrigerant pipe 8 side, The evaporator 33 is the refrigerant pipe 9 side). Adjacent to the evaporator 33 is a cooler circulation blower 53 (FIG. 2) for blowing air to the evaporator 33. The refrigerant pipe 9 is connected to the low-stage suction port 17 that communicates with the first rotary compression element 14 of the compressor 11 via the refrigerant introduction pipe 22 as described above. Thereby, the refrigerant circuit 1 of the refrigeration apparatus R in the present embodiment is configured. In the figure, reference numeral 37 denotes a check valve having a forward direction on the oil separator 20 side, and is interposed in the high pressure discharge pipe 27.

また、実施例の冷凍装置Rの冷媒回路1はスプリットサイクルであり、圧縮機11の第1の回転圧縮要素(低段側)14、インタークーラ24、2つの流体の流れを合流させる合流装置としての合流器41、圧縮機11の第2の回転圧縮要素(高段側)16、ガスクーラ28、スプリット熱交換器29、分流器42、補助膨張弁(補助電動膨張弁)43、膨張弁32、蒸発器33とから構成される。   In addition, the refrigerant circuit 1 of the refrigeration apparatus R of the embodiment is a split cycle, and serves as a merging device that merges the first rotary compression element (low stage side) 14 of the compressor 11, the intercooler 24, and the two fluid flows. , A second rotary compression element (high stage side) 16 of the compressor 11, a gas cooler 28, a split heat exchanger 29, a flow divider 42, an auxiliary expansion valve (auxiliary electric expansion valve) 43, an expansion valve 32, And an evaporator 33.

分流器42は、スプリット熱交換器29から出た冷媒を二つの流れに分岐させる分流装置である。即ち、本実施例の分流器42は、スプリット熱交換器29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の冷媒流を補助回路に流し、第2の冷媒流を主回路に流すように構成されている。   The flow divider 42 is a flow dividing device that branches the refrigerant from the split heat exchanger 29 into two flows. That is, the flow divider 42 of the present embodiment diverts the refrigerant from the split heat exchanger 29 into the first refrigerant flow and the second refrigerant flow, and flows the first refrigerant flow to the auxiliary circuit. The refrigerant flow is configured to flow through the main circuit.

図1における主回路とは、第1の回転圧縮要素14、インタークーラ24、合流器41、第2の回転圧縮要素16、逆止弁37、オイルセパレータ20、ガスクーラ28、スプリット熱交換器29の第2の流路29B、分流器42、膨張弁32、蒸発器33から成る環状の冷媒回路であり、補助回路とは、分流器42から補助膨張弁43、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aを順次経て合流器41に至る回路である。   The main circuit in FIG. 1 includes the first rotary compression element 14, the intercooler 24, the merger 41, the second rotary compression element 16, the check valve 37, the oil separator 20, the gas cooler 28, and the split heat exchanger 29. This is an annular refrigerant circuit composed of the second flow path 29B, the flow divider 42, the expansion valve 32, and the evaporator 33. The auxiliary circuit is the first of the auxiliary expansion valve 43 and the split heat exchanger 29 from the flow divider 42. It is a circuit that reaches the merger 41 sequentially through the flow path 29A.

圧縮機11の第1の回転圧縮要素14から吐出された冷媒はインタークーラ24で空冷された後、合流器41を経て圧縮機11の第2の回転圧縮要素16に吸い込まれ、圧縮される。そして、第2の回転圧縮要素16から吐出され、逆止弁37、オイルセパレータ20、ガスクーラ28、スプリット熱交換器29の第2の流路29B(第2の冷媒流)、分流器42を経て膨張弁32に至る。そこで、冷媒は減圧された後、蒸発器33に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で冷却能力を発揮する。膨張弁32はこの蒸発器33の過熱度を適正値に制御する。   The refrigerant discharged from the first rotary compression element 14 of the compressor 11 is air-cooled by the intercooler 24 and then sucked into the second rotary compression element 16 of the compressor 11 through the merger 41 and compressed. Then, it is discharged from the second rotary compression element 16 and passes through the check valve 37, the oil separator 20, the gas cooler 28, the second flow path 29B (second refrigerant flow) of the split heat exchanger 29, and the flow divider 42. It reaches the expansion valve 32. Therefore, the refrigerant is decompressed and then flows into the evaporator 33 and evaporates. The cooling ability is exhibited by the endothermic action at this time. The expansion valve 32 controls the superheat degree of the evaporator 33 to an appropriate value.

補助膨張弁43は、分流器42で分流され、補助回路を流れる第1の冷媒流を減圧するものである。スプリット熱交換器29は、補助膨張弁43で減圧された補助回路の第1の冷媒流とガスクーラ28から出た第2の冷媒流との熱交換を行う熱交換器である。当該スプリット熱交換器29には、第2の冷媒流が流れる第2の流路29Bと、上記第1の冷媒流が流れる第1の流路29Aとが熱交換可能な関係で設けられており、該スプリット熱交換器29の第2の流路29Bを通過することにより、第2の冷媒流は第1の流路29Aを流れる第1の冷媒流により冷却されるので、蒸発器33における比エンタルピを小さくすることができるように構成されている。   The auxiliary expansion valve 43 diverts the first refrigerant flow that is diverted by the flow divider 42 and flows through the auxiliary circuit. The split heat exchanger 29 is a heat exchanger that performs heat exchange between the first refrigerant flow in the auxiliary circuit decompressed by the auxiliary expansion valve 43 and the second refrigerant flow that has exited from the gas cooler 28. In the split heat exchanger 29, a second flow path 29B through which the second refrigerant flow flows and a first flow path 29A through which the first refrigerant flow flows are provided in a heat exchangeable relationship. Since the second refrigerant flow is cooled by the first refrigerant flow flowing through the first flow path 29A by passing through the second flow path 29B of the split heat exchanger 29, the ratio in the evaporator 33 is reduced. It is comprised so that enthalpy can be made small.

膨張弁32は後述する制御手段としての制御装置Cを構成する負荷機器側制御手段としてのショーケース側コントローラ36により、また、補助膨張弁43は同じく制御装置Cを構成する冷凍機側制御手段としての冷凍機側コントローラ34によりそれぞれ弁開度が適正値に制御され、効率的な運転が実現される。   The expansion valve 32 is provided by a showcase-side controller 36 as load device-side control means constituting a control device C as control means described later, and the auxiliary expansion valve 43 is also used as a refrigerator-side control means constituting the control device C. The chiller side controller 34 controls the valve opening to an appropriate value, thereby realizing efficient operation.

また、冷媒回路1の超臨界圧力となる高圧側、本実施例では、冷凍機3のスプリット熱交換器29及び分流器42の下流側には、第1の連通回路51を介して冷媒量調整タンク52が接続されている。第1の連通回路51には、冷媒回収量を調整するために開度調整機能を有する膨張弁(電動膨張弁)56が介設されている。   The refrigerant amount is adjusted via the first communication circuit 51 on the high pressure side, which is the supercritical pressure of the refrigerant circuit 1, in the present embodiment, on the downstream side of the split heat exchanger 29 and the flow divider 42 of the refrigerator 3. A tank 52 is connected. The first communication circuit 51 is provided with an expansion valve (electric expansion valve) 56 having an opening adjustment function in order to adjust the refrigerant recovery amount.

また、この冷媒量調整タンク52の上部には、当該冷媒量調整タンク52内と冷媒回路1の中間圧領域とを連通する第2の連通回路58が接続されている。本実施例では、第2の連通回路58の他端は、中間圧領域の一例として冷媒回路1のインタークーラ24の出口側の中間圧吸入管26に連通させる。この第2の連通回路58には、電磁弁59が介設されている。   In addition, a second communication circuit 58 that connects the inside of the refrigerant quantity adjustment tank 52 and the intermediate pressure region of the refrigerant circuit 1 is connected to the upper part of the refrigerant quantity adjustment tank 52. In the present embodiment, the other end of the second communication circuit 58 is communicated with the intermediate pressure suction pipe 26 on the outlet side of the intercooler 24 of the refrigerant circuit 1 as an example of the intermediate pressure region. An electromagnetic valve 59 is interposed in the second communication circuit 58.

また、この冷媒量調整タンク52の下部には当該冷媒量調整タンク52内下部と冷媒回路1の中間圧領域とを連通する第3の連通回路62が接続されている。本実施例では、第3の連通回路62の他端は、中間圧領域の一例として上記補助膨張弁43の下流側に接続され、最終的に冷媒回路1のインタークーラ24の出口側の中間圧吸入管26に連通させる。この第3の連通回路62には、電磁弁63とキャピラリチューブ(絞り手段)64が介設されている。   Further, a third communication circuit 62 is connected to the lower part of the refrigerant quantity adjustment tank 52 to communicate the lower part in the refrigerant quantity adjustment tank 52 and the intermediate pressure region of the refrigerant circuit 1. In the present embodiment, the other end of the third communication circuit 62 is connected to the downstream side of the auxiliary expansion valve 43 as an example of the intermediate pressure region, and finally the intermediate pressure on the outlet side of the intercooler 24 of the refrigerant circuit 1. The suction pipe 26 is communicated. In the third communication circuit 62, an electromagnetic valve 63 and a capillary tube (throttle means) 64 are interposed.

この冷媒量調整タンク52の膨張弁56と電磁弁59、63は、前述した冷凍機側コントローラ34により制御され、冷媒回路1の高圧側圧力HPが上昇したことに基づいて膨張弁56の弁開度を拡張し、電磁弁59を開き、電磁弁63を閉じて冷媒量調整タンク52内に冷媒を回収し、高圧側圧力HPが低下したことに基づいて電磁弁59を閉じ、電磁弁63を開いて冷媒を放出する。これにより、冷媒回路1内の循環冷媒量を適正値に制御し、過剰な循環冷媒量によって高圧側圧力HPが以上に上昇してしまうことを防止する。   The expansion valve 56 and the electromagnetic valves 59 and 63 of the refrigerant amount adjustment tank 52 are controlled by the above-described refrigerator-side controller 34, and the expansion valve 56 is opened based on the increase in the high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1. The solenoid valve 59 is opened, the solenoid valve 63 is closed, the refrigerant is collected in the refrigerant quantity adjustment tank 52, and the solenoid valve 59 is closed based on the decrease in the high pressure side pressure HP. Open to release refrigerant. Thereby, the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit 1 is controlled to an appropriate value, and the high pressure side pressure HP is prevented from rising due to an excessive amount of circulating refrigerant.

また、冷凍装置Rのインタークーラ24の出口側の冷媒回路1の中間圧領域、本実施例では、当該インタークーラ24の出口側に接続される上記第2の連通回路58と、冷媒回路1の低圧側、本実施例では、冷媒導入管22とを連通するバイパス回路71が設けられている。そして、このバイパス回路71には、圧縮機11の起動時に開放して始動性を改善するための電磁弁72が介設されている。   Further, the intermediate pressure region of the refrigerant circuit 1 on the outlet side of the intercooler 24 of the refrigeration apparatus R, in the present embodiment, the second communication circuit 58 connected to the outlet side of the intercooler 24, and the refrigerant circuit 1 In the present embodiment, a bypass circuit 71 that communicates with the refrigerant introduction pipe 22 is provided on the low pressure side. The bypass circuit 71 is provided with an electromagnetic valve 72 that is opened when the compressor 11 is started to improve startability.

尚、図1においてPS1は高圧吐出配管27に接続されて圧縮機11の吐出圧力である冷媒回路1の高圧側圧力HPを検出する高圧センサ、PS2は冷媒導入管22に接続されて圧縮機11の吸込圧力である冷媒回路1の低圧側圧力LPを検出する低圧センサ、PS3は中間圧吸入管26に接続されて冷媒回路1の中間圧力MPを検出する中間圧センサである。   In FIG. 1, PS1 is connected to the high-pressure discharge pipe 27 and detects a high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1 that is the discharge pressure of the compressor 11, and PS2 is connected to the refrigerant introduction pipe 22 and connected to the compressor 11. PS3 is an intermediate pressure sensor that is connected to the intermediate pressure suction pipe 26 and detects the intermediate pressure MP of the refrigerant circuit 1.

また、図1においてTS1は高圧吐出配管27に接続されて圧縮機11の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ、TS2はガスクーラ28の出口に接続されてガスクーラ28から出る冷媒温度を検出するガスクーラ出口温度センサ、TS3はスプリット熱交換器29の第1の流路29Aの出口に接続されたスプリット出口温度センサ、TS4は冷凍機3の出口温度センサ、TS5は冷凍機3の入口温度センサ、TS6は外気温度を検出する外気温度センサである。   In FIG. 1, TS1 is connected to the high pressure discharge pipe 27 to detect the discharge refrigerant temperature of the compressor 11 and TS2 is connected to the outlet of the gas cooler 28 to detect the refrigerant temperature coming out of the gas cooler 28. TS3 is a split outlet temperature sensor connected to the outlet of the first flow path 29A of the split heat exchanger 29, TS4 is an outlet temperature sensor of the refrigerator 3, TS5 is an inlet temperature sensor of the refrigerator 3, and TS6 is It is an outside temperature sensor that detects outside temperature.

次に、図2は冷凍装置Rの制御手段としての制御装置Cのブロック図である。この図において、35は店舗の管理室等に設置された主制御手段としての主コントローラであり、34は冷凍機3に設けられた前述した冷凍機側制御手段としての冷凍機コントローラ、36は各ショーケース4にそれぞれ設けられたショーケース側制御手段としての前述したショーケース側コントローラである。何れのコントローラも汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、主コントローラ35はこれら冷凍機側コントローラ34及びショーケース側コントローラ36(一台若しくは複数台)とデータの送受信を行えるように通信線にて接続されている。   Next, FIG. 2 is a block diagram of a control device C as control means of the refrigeration apparatus R. In this figure, 35 is a main controller as main control means installed in a management room of the store, 34 is a refrigerator controller as the above-mentioned refrigerator side control means provided in the refrigerator 3, and 36 is each This is the above-described showcase-side controller as showcase-side control means provided in each showcase 4. Each controller is constituted by a general-purpose microcomputer, and the main controller 35 is connected to the refrigerator-side controller 34 and the showcase-side controller 36 (one or a plurality) by a communication line so that data can be transmitted and received. Has been.

冷凍機側コントローラ34の入力には前述した外気温度センサTS6等の各センサ(図2では代表してSで示す)が接続されており、更に、冷凍機側コントローラ34の出力には圧縮機11(電動要素13)、補助膨張弁43、ガスクーラ用送風機31、膨張弁56、各電磁弁59、63、電動弁25B等が接続されている。ショーケース側コントローラ36の入力にはショーケース4の庫内温度を検出する庫内温度センサ60等が接続され、ショーケース側コントローラ36の出力には膨張弁32や前述した冷気循環用送風機53等が接続されている。   Each sensor (represented by S in FIG. 2) such as the above-described outside temperature sensor TS6 is connected to the input of the refrigerator-side controller 34, and further, the compressor 11 is connected to the output of the refrigerator-side controller 34. (Electric element 13), auxiliary expansion valve 43, gas cooler blower 31, expansion valve 56, electromagnetic valves 59 and 63, electric valve 25B, and the like are connected. An input of the showcase-side controller 36 is connected to an internal temperature sensor 60 for detecting the internal temperature of the showcase 4, and an output of the showcase-side controller 36 is connected to the expansion valve 32, the aforementioned cool air circulation blower 53, etc. Is connected.

ショーケース側コントローラ36は主コントローラ35から送信された設定温度等の各種設定データと庫内温度センサ53が検出する庫内温度等に基づいて膨張弁32や冷気循環用送風機60を制御する。また、自らに設定されている情報や運転状態、警報に関するデータを主コントローラ35に送信する。冷凍機側コントローラ34も主コントローラ35から送信された各種設定データ(後述する低圧側圧力LPの目標範囲や停止値を含む)と各センサSが検出する温度や圧力に基づき、出力に接続された圧縮機11や膨張弁43、56、各電磁弁59、63等を制御し、前述したスプリットサイクルの制御や冷媒量調整タンク52を用いた冷媒の回収/放出の制御を実行するものである。   The showcase-side controller 36 controls the expansion valve 32 and the cool air circulation blower 60 based on various setting data such as the setting temperature transmitted from the main controller 35 and the internal temperature detected by the internal temperature sensor 53. In addition, data related to the information, operation state, and alarm set for itself is transmitted to the main controller 35. The refrigerator-side controller 34 is also connected to the output based on various setting data (including a target range and stop value of the low-pressure side pressure LP described later) transmitted from the main controller 35 and the temperature and pressure detected by each sensor S. The compressor 11, the expansion valves 43 and 56, the electromagnetic valves 59 and 63, and the like are controlled, and the above-described split cycle control and refrigerant recovery / release control using the refrigerant amount adjustment tank 52 are executed.

(A)圧縮機の運転周波数の制御
次に、図3を用いて冷凍機側コントローラ34による圧縮機11(電動要素13)の運転周波数の制御について説明する。冷凍機3の冷凍機側コントローラ34は、低圧センサPS2が検出する冷媒回路1の低圧側圧力LPに基づいて圧縮機11(電動要素13)の運転周波数を制御する。
(A) Control of operation frequency of compressor Next, control of the operation frequency of the compressor 11 (electric element 13) by the refrigerator side controller 34 is demonstrated using FIG. The refrigerator side controller 34 of the refrigerator 3 controls the operating frequency of the compressor 11 (electric element 13) based on the low pressure LP of the refrigerant circuit 1 detected by the low pressure sensor PS2.

この実施例の場合、冷凍機側コントローラ34は、図3に示すようなゾーン制御を実行する。即ち、低圧センサPS2が検出する低圧側圧力LPが所定の目標範囲の上限値より高いゾーン1にある場合、圧縮機11の運転周波数を所定時間t1(例えば10秒)毎に1Hz上昇させる。尚、この運転周波数の上昇は所定の制御限界上限で頭打ちとなる。また、低圧側圧力LPが前記目標範囲の下限値より低いゾーン3にある場合、圧縮機11の運転周波数を前記所定時間t1より短い所定時間t2(例えば1秒)毎に1Hz低下させる。即ち、圧縮機11の運転周波数を低下させる低下速度は、上昇させる場合の上昇速度よりも速くなる。これはできるだけ低圧側圧力LPが後述する停止値に至ることを防ぐためである。この運転周波数の低下も所定の制御限界下限で底打ちとなる。   In this embodiment, the refrigerator-side controller 34 performs zone control as shown in FIG. That is, when the low pressure side pressure LP detected by the low pressure sensor PS2 is in the zone 1 higher than the upper limit value of the predetermined target range, the operating frequency of the compressor 11 is increased by 1 Hz every predetermined time t1 (for example, 10 seconds). The increase in the operating frequency reaches a peak at a predetermined control limit upper limit. Further, when the low pressure side pressure LP is in the zone 3 lower than the lower limit value of the target range, the operating frequency of the compressor 11 is decreased by 1 Hz every predetermined time t2 (for example, 1 second) shorter than the predetermined time t1. That is, the decreasing speed for decreasing the operating frequency of the compressor 11 is faster than the increasing speed for increasing the operating frequency. This is to prevent the low-pressure side pressure LP from reaching the stop value described later as much as possible. This decrease in operating frequency also bottoms out at a predetermined control limit lower limit.

また、低圧側圧力LPが下限値以上、上限値以下のゾーン2にある場合、即ち、低圧側圧力LPが目標範囲内にある場合には圧縮機11の運転周波数を変更しない。これにより、通常運転時には冷媒回路1の低圧側圧力LPが目標範囲内となるように圧縮機11の運転周波数が上昇/低下される。   Further, when the low pressure side pressure LP is in the zone 2 which is not less than the lower limit value and not more than the upper limit value, that is, when the low pressure side pressure LP is within the target range, the operating frequency of the compressor 11 is not changed. As a result, the operating frequency of the compressor 11 is increased / decreased so that the low pressure LP of the refrigerant circuit 1 is within the target range during normal operation.

尚、例えば、接続されている全てのショーケース4の膨張弁32が閉じられる等により、圧縮機11の運転周波数の制御によっても低圧側圧力が下限値より更に低下し、下限値よりも低い所定の停止値以下まで低下し、ゾーン4となった場合、冷凍機側コントローラ34は圧縮機11を停止する。   Note that, for example, when the expansion valves 32 of all the connected showcases 4 are closed, the low-pressure side pressure is further reduced from the lower limit value by the control of the operating frequency of the compressor 11, and is lower than the lower limit value. When the temperature drops to below the stop value and becomes the zone 4, the refrigerator-side controller 34 stops the compressor 11.

圧縮機11が停止されると、冷凍機側コントローラ34は所定時間(再始動禁止時間)圧縮機11の始動を禁止する。その間に冷媒回路1内の高圧側と低圧側の圧力が平衡圧力となる。その後、ショーケース4の庫内温度が上昇する等により膨張弁32が開き、低圧側圧力LPが所定の再始動値(例えば前述した上限値)より高く上昇した場合、再始動禁止時間が経過したことを条件として冷凍機コントローラ34は圧縮機11を始動する。   When the compressor 11 is stopped, the refrigerator-side controller 34 prohibits the start of the compressor 11 for a predetermined time (restart prohibition time). Meanwhile, the pressure on the high pressure side and the low pressure side in the refrigerant circuit 1 becomes the equilibrium pressure. After that, when the temperature inside the showcase 4 rises or the like, the expansion valve 32 opens, and when the low-pressure pressure LP rises higher than a predetermined restart value (for example, the above-described upper limit value), the restart prohibition time has elapsed. Under the condition, the refrigerator controller 34 starts the compressor 11.

(B)圧縮機始動時の安定化制御
次に、圧縮機11の始動時における安定化の制御について説明する。前述したように冷凍機コントローラ34は低圧側圧力LPが目標範囲内となるように圧縮機11の運転周波数を上昇/低下させ、圧縮機11を停止させる制御を行っているが、圧縮機11が停止した後の冷媒回路1内の平衡圧力は外気温度によって異なり、外気温度が高い夏季には平衡圧力が高く、外気温度が低い冬季には平衡圧力は低くなる。
(B) Stabilization control when the compressor is started Next, stabilization control when the compressor 11 is started will be described. As described above, the refrigerator controller 34 performs control to increase / decrease the operating frequency of the compressor 11 and stop the compressor 11 so that the low pressure LP is within the target range. The equilibrium pressure in the refrigerant circuit 1 after stopping varies depending on the outside air temperature. The equilibrium pressure is high in summer when the outside air temperature is high, and the equilibrium pressure is low in winter when the outside air temperature is low.

そして、平衡圧力が高い状態で圧縮機11を始動すると、低圧側圧力LPはゾーン1にあるために圧縮機11の運転周波数は直ぐに高い値に上昇する。一方で、ショーケース4の蒸発器33は冷えているので、低圧側圧力LPは急激に低下し、停止値に至って圧縮機11が停止される。そのため、圧縮機11は頻繁な発停(所謂ショートサイクル)を繰り返すようになり、且つ、運転周波数の所謂オーバーシュートも大きくなって高圧側圧力HPも異常に上昇する。   When the compressor 11 is started in a state where the equilibrium pressure is high, since the low pressure side pressure LP is in the zone 1, the operating frequency of the compressor 11 immediately rises to a high value. On the other hand, since the evaporator 33 of the showcase 4 is cold, the low-pressure side pressure LP rapidly decreases, reaches a stop value, and the compressor 11 is stopped. Therefore, the compressor 11 repeats frequent start / stop (so-called short cycle), and the so-called overshoot of the operating frequency increases and the high-pressure side pressure HP abnormally increases.

逆に平衡圧力が低い状態で圧縮機11が始動されると、ショーケース4側の負荷(冷却負荷)も小さく、且つ、蒸発器33も冷えているため、低圧側圧力LPは急速に低下し、やはり停止値に至って圧縮機11は頻繁に発停を繰り返す状態に陥る。   Conversely, when the compressor 11 is started in a state where the equilibrium pressure is low, the load (cooling load) on the showcase 4 side is small and the evaporator 33 is also cold, so the low pressure side pressure LP rapidly decreases. Again, the stop value is reached, and the compressor 11 is repeatedly put into a state where it is repeatedly started and stopped.

そこで、本発明における冷凍機側コントローラ34は、圧縮機11の始動後、低圧センサPS2が検出する冷媒回路1の低圧側圧力LPの変化を監視しており、低圧側圧力LPの降下速度が所定の規定値以上であると判断した場合(急峻)、低圧側圧力LPが舌部述下ゾーン1にあっても、圧縮機11の運転周波数の上昇を禁止する。   Therefore, the refrigerator-side controller 34 in the present invention monitors the change in the low-pressure side pressure LP of the refrigerant circuit 1 detected by the low-pressure sensor PS2 after the compressor 11 is started, and the lowering speed of the low-pressure side pressure LP is predetermined. When it is determined that the value is equal to or greater than the specified value (steep), even if the low pressure side pressure LP is in the tongue lowering zone 1, the increase in the operating frequency of the compressor 11 is prohibited.

これにより、冷媒回路1内が平衡圧力となった状態で圧縮機11を始動した後、急激に低圧側圧力LPが低下する状況では圧縮機11の運転周波数の上昇が禁止されるようになるので、圧縮機11の始動後の低圧側圧力LPの急激な低下に伴って当該低圧側圧力LPが停止値に至り、直ぐに停止されてしまう不都合を未然に回避することができるようなる。従って、冷凍装置Rが始動時に圧縮機11の頻繁な発停を繰り返す状態に陥る問題を解消して、早期に運転状態を安定化することができるようになる。   As a result, after starting the compressor 11 in a state where the refrigerant circuit 1 is at an equilibrium pressure, an increase in the operating frequency of the compressor 11 is prohibited in a situation where the low-pressure side pressure LP suddenly decreases. The inconvenience that the low-pressure side pressure LP reaches the stop value and is immediately stopped as the low-pressure side pressure LP after the compressor 11 is started can be avoided. Therefore, it is possible to solve the problem that the refrigeration apparatus R repeats frequent starting and stopping of the compressor 11 at the start, and to stabilize the operating state at an early stage.

(C)圧縮機始動時の膨張弁の弁開度制御
次に、圧縮機11の始動時における膨張弁32の制御について説明する。前述したように圧縮機11が始動したときの冷媒回路1の高圧側圧力HPの上昇は、ショーケース4の蒸発器33への冷媒(ガス冷媒)の流入抵抗が大きく影響するが、この流入抵抗は膨張弁32の弁開度で決まる。但し、この膨張弁(電動膨張弁)32は高圧側圧力HPの変化に追従できる程の速度では動作しない。
(C) Valve opening degree control of expansion valve when starting compressor Next, control of the expansion valve 32 when starting the compressor 11 will be described. As described above, the increase in the high-pressure side pressure HP of the refrigerant circuit 1 when the compressor 11 is started is greatly influenced by the inflow resistance of the refrigerant (gas refrigerant) to the evaporator 33 of the showcase 4. Is determined by the valve opening of the expansion valve 32. However, the expansion valve (electric expansion valve) 32 does not operate at a speed that can follow the change in the high-pressure side pressure HP.

そのため、従来では膨張弁32の標準弁開度を予め規定しておき、圧縮機11の始動時には膨張弁32の弁開度をこの標準弁開度として蒸発器33への流入抵抗を制御していたが、前述したように圧縮機11が停止した後の冷媒回路1内の平衡圧力は季節によって変化するので、夏季には標準弁開度が小さ過ぎて高圧側圧力HPの上昇を招き、冬季には逆に標準弁開度が大き過ぎて蒸発器33に過剰な冷媒が流入し、過剰な冷却能力によって低圧側圧力LPが低下し、前述したように直ぐに圧縮機11が停止してしまう(ショートサイクル)。   Therefore, conventionally, the standard valve opening degree of the expansion valve 32 is defined in advance, and when the compressor 11 is started, the inflow resistance to the evaporator 33 is controlled using the valve opening degree of the expansion valve 32 as the standard valve opening degree. However, as described above, the equilibrium pressure in the refrigerant circuit 1 after the compressor 11 is stopped changes depending on the season, so that the standard valve opening is too small in the summer, leading to an increase in the high-pressure side pressure HP. On the other hand, the standard valve opening is too large and excessive refrigerant flows into the evaporator 33, the low-pressure side pressure LP decreases due to excessive cooling capacity, and the compressor 11 immediately stops as described above ( Short cycle).

そこで、主コントローラ35は外気温度に基づいてこの標準弁開度に補正を加え、圧縮機11の始動時における膨張弁32の弁開度を変更する。図4は係る弁開度制御の様子を示している。先ず、図4の右側中央にはこの実施例における膨張弁32の標準弁開度が示され、その上下に補正値(変化量)が示されている。図4の左側は外気温度の変遷を示している。   Therefore, the main controller 35 corrects the standard valve opening based on the outside air temperature, and changes the valve opening of the expansion valve 32 when the compressor 11 is started. FIG. 4 shows the state of the valve opening control. First, the standard valve opening degree of the expansion valve 32 in this embodiment is shown at the center on the right side of FIG. 4, and correction values (variations) are shown above and below it. The left side of FIG. 4 shows the transition of the outside air temperature.

実施例の場合、膨張弁32の標準弁開度は、圧縮機11の始動時点の弁開度(即ち、始動時の弁開度)と、始動後の弁開度とに区別されており、このショーケース4の場合には、始動時点の標準弁開度は150パルス、始動後の標準弁開度は120パルスとされ、ショーケース側コントローラ36が予め保有している。尚、このパルス数は電動膨張弁である膨張弁32の弁開度を示し、全閉状態では零(0)となり、パルス数が多いほど弁開度が拡大された状態となる。   In the case of the embodiment, the standard valve opening of the expansion valve 32 is classified into a valve opening at the start of the compressor 11 (that is, a valve opening at the start) and a valve opening after the start, In the case of the showcase 4, the standard valve opening degree at the time of starting is 150 pulses, the standard valve opening degree after starting is 120 pulses, and the showcase side controller 36 holds in advance. The number of pulses indicates the valve opening of the expansion valve 32, which is an electric expansion valve, and is zero (0) in the fully closed state. The larger the number of pulses, the larger the valve opening.

主コントローラ35は、ショーケース4が冷媒配管8、9に接続され、ショーケース側コントローラ36が主コントローラ35に接続されたとき、ショーケース側コントローラ36からこの標準弁開度に関するデータを受信して読み取る。また、冷凍機側コントローラ34からは外気温度センサTS6が検出する外気温度に関するデータを受信して読み取る。   When the showcase 4 is connected to the refrigerant pipes 8 and 9 and the showcase-side controller 36 is connected to the main controller 35, the main controller 35 receives data on the standard valve opening degree from the showcase-side controller 36. read. Further, data related to the outside temperature detected by the outside temperature sensor TS6 is received from the refrigerator-side controller 34 and read.

そして、主コントローラ35は冷凍機側コントローラ34から受信した外気温度に基づき、外気温度が高い場合はショーケース側コントローラ36から読み取った標準弁開度を拡大する方向に補正し、外気温度が低い場合には標準弁開度を縮小する方向に補正して変更する。実施例の場合、外気温度が上昇して30℃以上となったときは始動時点の標準弁開度及び始動後の標準弁開度にそれぞれ150パルス加え(変化量)、外気温度が降下して10℃以下となったときには始動時点の標準弁開度及び始動後の標準弁開度からそれぞれ50パルス引く(変化量)。   When the outside air temperature is high, the main controller 35 corrects the standard valve opening degree read from the showcase side controller 36 in the direction of expanding, and the outside air temperature is low. The standard valve opening is corrected and changed in the direction of reduction. In the case of the embodiment, when the outside air temperature rises to 30 ° C. or more, 150 pulses are added to the standard valve opening degree at the time of starting and the standard valve opening degree after starting (change amount), and the outside air temperature falls. When the temperature becomes 10 ° C. or lower, 50 pulses are subtracted from the standard valve opening at the start and the standard valve opening after the start (change amount).

即ち、外気温度が30℃以上の場合(平衡圧力高)、始動時点の標準弁開度は300パルスに拡大され、始動後の標準弁開度は280パルスに拡大される。一方、外気温度が10℃以下の場合には(平衡圧力低)、始動時点の標準弁開度は100パルスに縮小され、始動後の標準弁開度は70パルスに縮小される。   That is, when the outside air temperature is 30 ° C. or higher (equilibrium pressure high), the standard valve opening at the time of starting is expanded to 300 pulses, and the standard valve opening after the starting is expanded to 280 pulses. On the other hand, when the outside air temperature is 10 ° C. or lower (equilibrium pressure is low), the standard valve opening at the time of starting is reduced to 100 pulses, and the standard valve opening after the starting is reduced to 70 pulses.

また、外気温度が上昇して15℃以上となった状態から更に上昇して30℃になる前まで、及び、外気温度が降下して25℃以下となった状態から更に降下して10℃になる前までは、主コントローラ35は係る補正を行わない。尚、図4の左側において矢印が重ならないようになっているのは、ヒステリシスを意味している。   Moreover, from the state in which the outside air temperature rises to 15 ° C. or higher and further rises to 30 ° C., and from the state in which the outside air temperature falls to 25 ° C. or less, the air temperature further falls to 10 ° C. Until that time, the main controller 35 does not perform such correction. The fact that the arrows do not overlap on the left side of FIG. 4 means hysteresis.

そして、前述したように冷凍機側コントローラ34が圧縮機11を始動する際、当該冷凍機側コントローラ34は始動予告(スタート予告)のデータを主コントローラ35に送信する。主コントローラ35はこの冷凍機側コントローラ34から始動予告を受信すると、上述の如く補正した膨張弁32の始動時点の弁開度、或いは、補正しなかった弁開度(即ち、標準弁開度)に関するデータをショーケース側コントローラ36に送信する。ショーケース側コントローラ36は、圧縮機11の始動時点で(実際にはその直前から)主コントローラ35から受信した膨張弁32の始動時点の弁開度に膨張弁32を制御すると共に、始動後は受信した始動後の弁開度に膨張弁32を制御する。   As described above, when the refrigerator-side controller 34 starts the compressor 11, the refrigerator-side controller 34 transmits data of a start notice (start notice) to the main controller 35. When the main controller 35 receives the start notice from the refrigerator-side controller 34, the valve opening at the time of starting the expansion valve 32 corrected as described above, or the valve opening not corrected (that is, the standard valve opening). Is sent to the showcase-side controller 36. The showcase-side controller 36 controls the expansion valve 32 to the valve opening degree at the start time of the expansion valve 32 received from the main controller 35 at the start time of the compressor 11 (actually from immediately before), and after the start, The expansion valve 32 is controlled to the received valve opening after starting.

このように、外気温度に基づいて圧縮機11の始動時における膨張弁32の弁開度を変更し、外気温度が高く、冷媒回路1の平衡圧力が高い状況では膨張弁32の弁開度を拡大して高圧側圧力HPの異常な上昇を防止し、圧縮機11の始動負荷を低減することができるようになると共に、外気温度が低く、平衡圧力が低い状況では膨張弁32の弁開度を縮小して冷却性能の過剰によるショートサイクルの発生を防止することができるようになる。   Thus, the valve opening degree of the expansion valve 32 at the time of starting the compressor 11 is changed based on the outside air temperature, and the valve opening degree of the expansion valve 32 is changed in a situation where the outside air temperature is high and the equilibrium pressure of the refrigerant circuit 1 is high. This expands to prevent an abnormal increase in the high-pressure side pressure HP, and the starting load of the compressor 11 can be reduced. In addition, the valve opening degree of the expansion valve 32 is low when the outside air temperature is low and the equilibrium pressure is low. It is possible to prevent the occurrence of short cycles due to excessive cooling performance.

尚、ショーケース側コントローラ36は、主コントローラ35から補正した弁開度に関するデータを受信できない場合、自らが保有する標準弁開度で膨張弁32を制御する。即ち、実施例の場合、膨張弁32の標準弁開度はショーケース4のショーケース側コントローラ36が保有しているので、主コントローラ35とショーケース側コントローラ36との間の通信異常が発生した場合等にも、圧縮機11の始動時点から始動後に渡ってショーケース側コントローラ36は支障無く膨張弁32を標準弁開度とすることができる。   In addition, when the data about the valve opening corrected from the main controller 35 cannot be received, the showcase-side controller 36 controls the expansion valve 32 with the standard valve opening held by itself. That is, in the case of the embodiment, the standard valve opening degree of the expansion valve 32 is held by the showcase side controller 36 of the showcase 4, so that a communication abnormality has occurred between the main controller 35 and the showcase side controller 36. Even in the case, the showcase-side controller 36 can set the expansion valve 32 to the standard valve opening degree without any trouble from the start time of the compressor 11 to after the start.

尚、実施例では低圧側圧力LPをゾーン制御で目標範囲内に制御するようにしたが、それに限らず、所謂PID制御等によって目標値に制御するようにしても本発明は有効である。また、実施例で示した各数値はそれらに限定されるものでは無く、冷凍装置の規模や用途に応じて適宜変更されるべきものである。   In the embodiment, the low pressure side pressure LP is controlled within the target range by the zone control. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is effective even if it is controlled to the target value by so-called PID control or the like. Moreover, each numerical value shown in the Example is not limited to them, and should be appropriately changed according to the scale and application of the refrigeration apparatus.

C 制御装置(制御手段)
R 冷凍装置
1 冷媒回路
3 冷凍機
4 ショーケース
8、9 冷媒配管
11 圧縮機
24 インタークーラ
28 ガスクーラ
32 膨張弁
33 蒸発器
34 冷凍機側コントローラ(冷凍機側制御手段)
35 主コントローラ(主制御手段)
36 ショーケース側コントローラ(ショーケース側制御手段)
C Control device (control means)
R Refrigeration apparatus 1 Refrigerant circuit 3 Refrigerator 4 Showcase 8, 9 Refrigerant piping 11 Compressor 24 Intercooler 28 Gas cooler 32 Expansion valve 33 Evaporator 34 Refrigerator side controller (refrigerator side control means)
35 Main controller (main control means)
36 Showcase side controller (showcase side control means)

Claims (4)

圧縮機と、ガスクーラと、膨張弁と、蒸発器とから冷媒回路が構成され、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置において、
前記圧縮機及び前記ガスクーラを有する冷凍機と、前記蒸発器及び膨張弁を有する負荷機器とを備え、
前記圧縮機及び前記膨張弁を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記冷凍機に設けられ、前記圧縮機を制御する冷凍機側制御手段と、前記負荷機器に設けられ、前記膨張弁を制御する負荷機器側制御手段とを備えて構築され、
負荷機器側制御手段が保有する前記膨張弁の標準弁開度が、外気温度に基づいて補正されることにより、前記膨張弁の弁開度が変更され、
前記制御手段は、外気温度に基づき、圧縮機の始動時における膨張弁の弁開度を、前記圧縮機の始動前に変更し、
前記負荷機器側制御手段は、前記圧縮機の始動時点における前記膨張弁の標準弁開度と、前記圧縮機の始動後における前記膨張弁の標準弁開度を有し、各標準弁開度がそれぞれ補正されることを特徴とする冷凍装置。
In a refrigeration system in which a refrigerant circuit is configured by a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator, and the high pressure side is a supercritical pressure.
A refrigerator having the compressor and the gas cooler, and a load device having the evaporator and an expansion valve,
Control means for controlling the compressor and the expansion valve;
The control unit is provided with the refrigerator, and includes a refrigerator side control unit that controls the compressor, and a load device side control unit that is provided in the load device and controls the expansion valve .
Standard valve opening of the expansion valve in which the load device control unit held by, by being corrected based on the outside air temperature, the valve opening degree of the expansion valve is changed,
The control means, based on the outside air temperature, changes the valve opening of the expansion valve at the time of starting the compressor before starting the compressor,
The load device side control means has a standard valve opening of the expansion valve at the time of starting the compressor and a standard valve opening of the expansion valve after the start of the compressor, and each standard valve opening is A refrigeration apparatus characterized in that each is corrected.
前記制御手段は、外気温度が高い場合、前記膨張弁の弁開度を拡大し、外気温度が低い場合、前記膨張弁の弁開度を縮小することを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。   The refrigeration according to claim 1, wherein the control means expands the valve opening of the expansion valve when the outside air temperature is high, and reduces the valve opening of the expansion valve when the outside air temperature is low. apparatus. 前記制御手段は、前記冷凍機側制御手段と、前記負荷機器側制御手段と、これら冷凍機側制御手段及び負荷機器側制御手段とデータの送受信を行う主制御手段とから構築され、
該主制御手段は、前記負荷機器側制御手段から前記膨張弁の標準弁開度に関するデータを受信し、前記冷凍機側制御手段から外気温度に関するデータを受信して前記標準弁開度に補正を加えると共に、該補正した前記膨張弁の弁開度に関するデータを前記負荷機器側制御手段に送信し、
該負荷機器側制御手段は、前記主制御手段から送信された前記膨張弁の弁開度に関するデータに基づき、前記膨張弁を制御することを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。
The control means is constructed from the refrigerator side control means, the load equipment side control means, and the main control means for transmitting and receiving data to and from the refrigerator side control means and the load equipment side control means,
The main control means receives data relating to the standard valve opening degree of the expansion valve from the load device side control means, receives data relating to the outside air temperature from the refrigerator side control means, and corrects the standard valve opening degree. In addition to sending the corrected data about the valve opening of the expansion valve to the load device side control means,
The refrigeration apparatus according to claim 2, wherein the load device side control means controls the expansion valve based on data relating to a valve opening degree of the expansion valve transmitted from the main control means.
冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein carbon dioxide is used as a refrigerant.
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