JP6780518B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置100の、四路切換弁13が第1状態にある場合における概略構成図である。図2は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置100の、四路切換弁13が第2状態にある場合における概略構成図である。冷凍装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、例えば冷蔵倉庫や店舗のショーケースの庫内等の対象空間の冷却を行う装置である。冷凍装置100は、主として、熱源ユニット10と、中間ユニット20と、利用ユニット40と、冷凍装置100の動作を制御するコントローラ50(図3参照)と、を有している。
(1−1−1)熱源ユニット10に配置される回路構成機器
熱源ユニット10は、第1ガス連絡配管G1及び第1液連絡配管L1を介して中間ユニット20と接続されており、冷媒回路RCの一部を構成している。熱源ユニット10は、冷媒回路RCを構成する回路構成機器として、主として、互いに並列に配置される複数(ここでは3台)の高段側圧縮機11と、四路切換弁13と、熱源側熱交換器14と、レシーバ15と、を有している。
熱源ユニット10は、各回路構成機器を接続する複数の冷媒配管(具体的には、第1配管P1−第6配管P6)を有している。
熱源ユニット10は、熱源ユニット10の外部から内部に流入して熱源側熱交換器14を通過した後に熱源ユニット10外へ流出する空気流を生成する熱源側ファン17を有している。熱源側ファン17は、熱源側熱交換器14を流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての空気を熱源側熱交換器14に供給するための送風機である。熱源側ファン17は、例えばプロペラファンやシロッコファンであり、駆動源である熱源側ファンモータ(図示省略)を含んでいる。
(1−2−1)中間ユニット20に配置される回路構成機器
中間ユニット20は、第1ガス連絡配管G1及び第1液連絡配管L1を介して熱源ユニット10と接続されるとともに、第2ガス連絡配管G2及び第2液連絡配管L2を介して利用ユニット40と接続されており、冷媒回路RCの一部を構成している。中間ユニット20は、冷媒回路RCを構成する回路構成機器として、主として、互いに並列に配置される複数(ここでは3台)の低段側圧縮機21と、過冷却熱交換器22と、低段側圧縮機21と同数(ここでは3つ)の第1逆止弁23及び第1調整弁24と、第2調整弁25と、第3調整弁26と、第4調整弁27と、第5調整弁28と、油分離器30と、第2逆止弁31と、を有している。
中間ユニット20は、各回路構成機器を接続する複数の冷媒配管又は冷凍機油配管(具体的には第7配管P7−第18配管P18)を有している。なお、中間ユニット20は、第10配管P10及び第11配管P11に関しては、複数(ここでは低段側圧縮機21の台数と同数)有している。
中間ユニット20は、低段側圧縮機21に吸入される冷媒の温度若しくは圧力を検出するためのセンサや、低段側圧縮機21から吐出される冷媒の温度若しくは圧力を検出するためのセンサ等の各種センサを有している。
利用ユニット40は、第2ガス連絡配管G2及び第2液連絡配管L2を介して中間ユニット20と接続されており、冷媒回路RCの一部を構成している。利用ユニット40は、冷媒回路RCを構成する回路構成機器として、主として、利用側膨張弁41と、利用側熱交換器43と、を有している。
コントローラ50は、冷凍装置100に含まれる各アクチュエータの動作を制御することで、冷凍装置100の運転状態を制御するコンピュータである。コントローラ50は、冷却運転とデフロスト運転とを状況に応じて切り換える。コントローラ50は、熱源ユニット制御部10a、中間ユニット制御部20a及び利用ユニット制御部40aが、通信可能に接続されることで構成される。コントローラ50の詳細については後述する。
(2−1)冷却運転時
冷却運転時には、四路切換弁13が第1状態(図1で示される状態)に制御されるとともに、利用ユニット40において要求される冷却負荷に応じて所定の高段側圧縮機11及び低段側圧縮機21が運転(定格運転/部分負荷運転)される。具体的には、冷凍サイクルにおける低圧側圧力、高圧側圧力、及び/又は中間圧力に関し、それぞれの目標値が利用ユニット40で要求される冷却負荷に応じて設定され、設定された各目標値が実現されるように、高段側圧縮機11及び低段側圧縮機21の駆動台数及び/又は運転容量がリアルタイムに制御されるとともに、第1調整弁24、第2調整弁25、第3調整弁26、第4調整弁27、及び利用側膨張弁41の開度がリアルタイムに個別に制御される。
デフロスト運転時には、四路切換弁13が第2状態(図2で示される状態)に制御されるとともに、所定の高段側圧縮機11が状況に応じて運転(定格運転/部分負荷運転)される。デフロスト運転時には、低段側圧縮機21及び利用側ファン45は停止される。また、第2調整弁25、第3調整弁26、第4調整弁27、及び利用側膨張弁41の開度が、リアルタイムに個別に制御される。
図3は、コントローラ50の概略構成と、コントローラ50に接続される各部と、を模式的に示したブロック図である。
記憶部51は、例えば、ROM、RAM、及び/又はフラッシュメモリ等の各種メモリで構成されており、複数の記憶領域を含む。例えば、記憶部51には、コントローラ50の各部における処理を定義した制御プログラムを記憶するためのプログラム記憶領域511が含まれている。
入力制御部52は、コントローラ50に対して他の各部から出力された信号を取得して記憶部51に当該信号を格納する。例えば、入力制御部52は、図示しない入力装置を介して入力されたユーザのコマンドを受け付け、コマンド記憶領域513に格納する。また、例えば、入力制御部52は、各種センサから出力された検出結果に相当する信号を受け、所定の識別データを付加してセンサ値記憶領域に格納する。
駆動信号出力部53は、アクチュエータ制御部55の決定内容に応じて、各アクチュエータ(11、13、17、21、24−28、41、45等)に対して所定の駆動信号(駆動電圧)を出力する。なお、駆動信号出力部53は、複数のインバータ(図示省略)を含み、所定の高段側圧縮機11及び低段側圧縮機21、熱源側ファン17、及び利用側ファン45に対しては、対応するインバータを介して駆動信号を出力する。
運転切替制御部54は、運転中、所定条件を満たすことを契機として、運転(ここでは主として冷却運転及びデフロスト運転)の種別を切り換える機能部である。
アクチュエータ制御部55は、制御プログラムに沿って、状況に応じて、各アクチュエータの動作を制御する。例えば、アクチュエータ制御部55は、所定の高段側圧縮機11及び低段側圧縮機21の回転数、熱源側ファン17及び利用側ファン45の回転数、各弁(第1調整弁24、第2調整弁25、第3調整弁26、第4調整弁27、第5調整弁28及び利用側膨張弁41)の開度を、冷却運転及びデフロスト運転の種別、入力されているコマンドの内容、冷却負荷の大きさ、及び各種センサの検出値等に応じて決定し、決定内容に応じて駆動信号出力部53に所定の駆動信号を出力させる。
冷却運転実行部56は、冷却運転時(すなわち、第7フラグFL7が立てられていない時)に、各アクチュエータの動作を制御する機能部である。冷却運転実行部56は、冷却運転中、四路切換弁13を第1状態に制御し、所定の高段側圧縮機11及び低段側圧縮機21を駆動させるとともに熱源側ファン17及び利用側ファン45を駆動させる。冷却運転実行部56は、状況に応じて(例えば冷却負荷及び設定温度等に応じて)、所定の高段側圧縮機11、所定の低段側圧縮機21、熱源側ファン17及び利用側ファン45の発停及び回転数、及び各弁(24−28、41)の開度をリアルタイムに制御する。
デフロスト運転実行部57は、デフロスト運転時(すなわち、第7フラグFL7が立てられている時)に、各アクチュエータの動作を制御する機能部である。デフロスト運転実行部57は、デフロスト運転中、四路切換弁13を第2状態に制御し、各低段側圧縮機21及び利用側ファン45の動作を停止(休止)させるとともに、所定の高段側圧縮機11及び熱源側ファン17を駆動させる。また、デフロスト運転実行部57は、デフロスト運転中、状況に応じて(例えば各種センサの検出値等に応じて)、所定の高段側圧縮機11及び熱源側ファン17の発停及び回転数を切り換えるとともに、各弁(27、41等)の開度をリアルタイムに制御する。
油回収制御実行部58は、デフロスト運転中に、油回収制御及び除霜促進制御を含む各種制御を実行する機能部である。油回収制御(特許請求の範囲記載の「第1制御」に相当)は、高段側圧縮機11内において冷凍機油が不足することを抑制すべく油分離器30内の冷凍機油が高段側圧縮機11へ回収されることを促進させる制御である。除霜促進制御は、利用側熱交換器43における除霜を促進させる制御である。
以下、コントローラ50による制御の流れの一例について、図4を参照しながら説明する。図4は、コントローラ50による運転時の処理の流れの一例について示したフローチャートである。コントローラ50は、運転中、図4に示すステップS101からS112に示すような流れで処理を実行する。
(5−1)
上記実施形態に係る冷凍装置100では、コストが抑制されつつ信頼性低下が抑制されている。
上記実施形態に係る冷凍装置100では、「流量調整弁」(第5調整弁28)は、「接続配管」(第17配管P17)上に配置されている。これにより、油分離器30から「接続配管」へ流れる冷媒又は冷凍機油の流量を簡潔に調整することが可能となっている。
上記実施形態に係る冷凍装置100では、「流量調整弁」(第3調整弁26)は、「インジェクション配管」(第15配管P15)上に配置されている。このように、低段側圧縮機21への冷媒のインジェクション量を調整するための第3調整弁26が、油分離器30から「接続配管」(第17配管P17)を経て「インジェクション配管」へと流れる冷媒又は冷凍機油の流量を調整するための「流量調整弁」として用いられており、汎用性に優れている。
上記実施形態に係る冷凍装置100では、コントローラ50は、デフロスト運転時に、油回収制御を間欠的に実行している。これにより、デフロスト運転時においては、間欠的に、「流量調整弁」(26、28)の開度が調整され、冷凍機油が油分離器30から「接続配管」及び「インジェクション配管」を経て「高段側第1配管」へと流れるようになっている。すなわち、デフロスト運転時において、油回収制御の実行が中断されている期間中は、冷媒回路RCで油回収制御により想定される流れとは異なる態様(すなわち利用側熱交換器43に高圧のガス冷媒を流入させる態様)で冷媒を流すことが可能となっている。その結果、冷凍機油の回収について、利用側熱交換器43の除霜を目的として行われるデフロスト運転時に付帯的に行えるようになっており、汎用性に優れている。
上記実施形態に係る冷凍装置100では、利用側熱交換器43の液冷媒の出入口側に配置され「高段側第1配管」に連通する「低段側第2配管」(第13配管P13、第14配管P14、第2液連絡配管L2、及び第21配管P21等で構成される配管)を有し、「インジェクション配管」は他端(第15配管P15の端部)が「低段側第2配管」の両端間に接続されている。これにより、油回収制御実行時に、冷凍機油が、油分離器30から「接続配管」及び「インジェクション配管」を経て「低段側第2配管」へと流れ、「低段側第2配管」から「高段側第1配管」へと流れるようになっている。すなわち、利用側熱交換器43の液冷媒の出入口側から高段側圧縮機11の吸入側へと延びる冷媒流路を介して冷凍機油を高段側圧縮機11へ回収することが可能となっており、汎用性に優れている。
上記実施形態に係る冷凍装置100では、「低段側第2配管」(第13配管P13)上において「インジェクション配管」(第15配管P15)との接続部分A1よりもデフロスト運転時における冷媒流れの上流側(すなわち利用側熱交換器43側)に配置され、「低段側第2配管」を流れる冷媒又は冷凍機油の流量を開度に応じて増減させる「第2流量調整弁」(第2調整弁25)を有しており、コントローラ50は、油回収制御において、「流量調整弁」(26、28)の開度を大きくするとともに「第2流量調整弁」の開度を絞るように構成されている。これにより、利用側熱交換器43の液冷媒の出入口側から高段側圧縮機11の吸入側へと延びる冷媒流路を介して冷凍機油を高段側圧縮機11へ確実に回収することが可能となっている。
上記実施形態に係る冷凍装置100では、デフロスト運転時に、高段側圧縮機11から吐出される冷媒が流れる「高段側第2配管」(第7配管P7、第1ガス連絡配管G1、第1配管P1、及び第3配管P3等で構成される配管)を有しており、「低段側第1配管」(第8配管P8、第2ガス連絡配管G2及び第22配管P22等で構成される配管)は、一端が油分離器30に接続され他端が利用側熱交換器43に接続され、両端間において低段側圧縮機21の吐出配管(第12配管P12及び第10配管P10等で構成される配管)を接続されている。油分離器30は、冷媒又は冷凍機油の出入口として機能する第1ポート13a、第2ポート13b、及び第3ポート13cを形成されており、第1ポート13aには「高段側第2配管」が接続され、第2ポート13bには「低段側第1配管」が接続され、第3ポート13cには「接続配管」が接続されている。このように、冷凍装置100では、「低段側第1配管」、「高段側第1配管」、及び「高段側第2配管」を用いて構成される一般的な冷媒回路RCにおいて、高段側圧縮機11への冷凍機油の回収を行うことが可能となっており、汎用性に優れている。
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。
上記実施形態では、「インジェクション配管」は、第15配管P15、第3調整弁26、過冷却熱交換器22の第2流路222、第16配管P16、各第1調整弁24、及び各第11配管P11を含む態様で構成されていた。しかし、「インジェクション配管」の構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、「インジェクション配管」に含まれる一部の配管や機器(例えば過冷却熱交換器22や一部の冷媒配管等)については適宜省略されてもよい。また、「インジェクション配管」は、図1及び図2に示されていない配管や機器を含んでいてもよい。
上記実施形態では、「接続配管」は、第17配管P17によって構成されていた。しかし、「接続配管」の構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、「接続配管」は、図1及び図2に示されていない配管や機器を含んでいてもよい。
上記実施形態では、「低段側第1配管」は、第8配管P8、第2ガス連絡配管G2及び第22配管P22を含む態様で構成されていた。しかし、「低段側第1配管」の構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、「低段側第1配管」に含まれる一部の配管や機器(例えば第2ガス連絡配管G2等)については適宜省略されてもよい。また、「低段側第1配管」は、図1及び図2に示されていない配管や機器を含んでいてもよい。
上記実施形態では、「低段側第2配管」は、第13配管P13、過冷却熱交換器22(第1流路221)、第14配管P14、第2液連絡配管L2、及び第21配管P21を含む態様で構成されていた。しかし、「低段側第2配管」の構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、「低段側第2配管」に含まれる一部の配管や機器(例えば過冷却熱交換器22や第2液連絡配管L2等)については適宜省略されてもよい。また、「低段側第2配管」は、図1及び図2に示されていない配管や機器を含んでいてもよい。
上記実施形態では、「高段側第1配管」は、第2配管P2、四路切換弁13(第4ポート13d−第2ポート13b)、第4配管P4、第5配管P5、レシーバ15、第6配管P6、及び第1液連絡配管L1を含む態様で構成されていた。しかし、「高段側第1配管」の構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、「高段側第1配管」に含まれる一部の配管や機器(例えば四路切換弁13やレシーバ15等)については適宜省略されてもよい。また、「高段側第1配管」は、図1及び図2に示されていない配管や機器を含んでいてもよい。
上記実施形態では、「高段側第2配管」は、第7配管P7、第1ガス連絡配管G1、第1配管P1、四路切換弁13(第1ポート13a―第3ポート13c)及び第3配管P3を含む態様で構成されていた。しかし、「高段側第2配管」の構成態様については必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。例えば、「高段側第2配管」に含まれる一部の配管や機器(例えば第1ガス連絡配管G1や四路切換弁13等)については適宜省略されてもよい。また、「高段側第2配管」は、図1及び図2に示されていない配管や機器を含んでいてもよい。
上記実施形態では、第5調整弁28及び第3調整弁26が、油回収制御実行時に油回収促進開度に制御される「流量調整弁」として機能する場合について説明した。しかし、「流量調整弁」の配置態様については必ずしもこれに限定されず、設計仕様や使用環境に応じて、適宜変更が可能である。例えば、第5調整弁28又は第3調整弁26に代えて/第5調整弁28又は第3調整弁26とともに、図1及び図2に図示されない弁(電動弁及び電磁弁)を新たに配置して、係る弁を「流量調整弁」として機能させてもよい。
上記実施形態では、コントローラ50(油回収制御実行部58)は、デフロスト運転中に、油回収制御を間欠的に行っていた。しかし、冷凍機油が油分離器30から「接続配管」及び「インジェクション配管」を経て「高段側第1配管」へ送られる限り、油回収制御が実行される態様は必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。
上記実施形態では、コントローラ50(油回収制御実行部58)は、デフロスト運転中に、油回収制御と除霜促進制御とを交互に行っていた。しかし、冷凍機油が油分離器30から「接続配管」及び「インジェクション配管」を経て「高段側第1配管」へ送られるとともに利用側熱交換器43の除霜に著しい支障が生じない限り、油回収制御及び除霜促進制御は必ずしも交互に実行される必要はなく、実行態様に関しては適宜変更が可能である。例えば、油回収制御及び除霜促進制御は、一部又は完全に同時実行されてもよい。また、例えば、油回収制御及び除霜促進制御の間に異なる制御が介在していてもよい。また、例えば、除霜促進制御については、必ずしも必要ではなく、適宜省略されてもよいし、他の制御に置き換えられてもよい。
上記実施形態では、油回収制御において、「流量調整弁」としての第5調整弁28及び第3調整弁26はともに油回収促進開度に制御され、油回収促進開度は最大開度に設定されていた。しかし、油回収促進開度は、冷凍機油が油分離器30から「接続配管」及び「インジェクション配管」を経て「高段側第1配管」へ送られる限り、必ずしも最大開度には限定されず、他の開度(例えば最大開度よりも小さく最小開度よりも大きい開度)であってもよい。また、油回収促進開度は、油回収制御実行中、状況に応じて(例えば各種センサの検出値に応じて)、所定の算出式やテーブルに基づきリアルタイムに算出或いは設定されてもよい。
上記実施形態では、油回収制御において、「第2流量調整弁」としての第2調整弁25は油回収助長開度に制御され、油回収助長開度は最小開度に設定されていた。しかし、油回収助長開度は、冷凍機油が油分離器30から「接続配管」及び「インジェクション配管」を経て「高段側第1配管」へ送られることを助長する開度である限り、必ずしも最小開度には限定されず、他の開度(例えば最小開度よりも大きく最大開度よりも小さい開度)であってもよい。また、油回収助長開度は、油回収制御実行中、状況に応じて(例えば各種センサの検出値に応じて)、所定の算出式やテーブルに基づきリアルタイムに算出或いは設定されてもよい。
上記実施形態では、除霜促進制御において、「流量調整弁」としての第5調整弁28及び第3調整弁26はともに除霜助長開度に制御され、除霜助長開度は最小開度に設定されていた。しかし、除霜助長開度は、利用側熱交換器43の除霜に著しい支障が生じない限り、必ずしも最小開度に限定されず、他の開度(例えば最小開度よりも大きく最大開度よりも小さい開度)であってもよい。また、除霜助長開度は、除霜促進制御実行中、状況に応じて(例えば各種センサの検出値に応じて)、所定の算出式やテーブルに基づきリアルタイムに算出或いは設定されてもよい。
上記実施形態では、除霜促進制御において、「第2流量調整弁」としての第2調整弁25は除霜促進開度に制御され、除霜促進開度は最大開度に設定されていた。しかし、除霜促進開度は、利用側熱交換器43の除霜に著しい支障が生じない限り、必ずしも最大開度に限定されず、他の開度(例えば最大開度よりも小さく最小開度よりも大きい開度)であってもよい。また、除霜促進開度は、除霜促進制御実行中、状況に応じて(例えば各種センサの検出値に応じて)、所定の算出式やテーブルに基づきリアルタイムに算出或いは設定されてもよい。
上記実施形態では、コントローラ50は、油回収制御実行条件が満たされることに応じて油回収制御を実行し、油回収制御実行条件は、デフロスト運転中、デフロスト運転が開始されてから若しくは最新の油回収制御が実行されてから所定時間t3が経過したことを契機として満たされたものとされていた。しかし、油回収制御実行条件は、これに限定されず、異なるイベントを契機として満たされるものとされてもよい。
上記実施形態では、コントローラ50は、デフロスト運転中、油回収制御実行条件が満たされなくなることに応じて油回収制御を中断して除霜促進制御を実行し、油回収制御実行条件は、油回収制御実行中、所定時間t4が経過したことを契機として満たされなくなるものとされていた。しかし、油回収制御実行条件は、これに限定されず、異なるイベントを契機として満たされなくなるものとされてもよい。
上記実施形態では、コントローラ50(油回収制御実行部58)は、油回収制御において以下の(i)―(iii)の制御を行っていた。
(i)「流量調整弁」としての第5調整弁28を油回収促進開度に制御
(ii)「流量調整弁」としての第3調整弁26を油回収促進開度に制御
(iii)「第2流量調整弁」としての第2調整弁25を油回収助長開度に制御
上記実施形態では、コントローラ50(油回収制御実行部58)は、除霜促進制御において以下の(iv)―(vi)の制御を行っていた。
(iv)「流量調整弁」としての第5調整弁28を除霜助長開度に制御
(v)「流量調整弁」としての第3調整弁26を除霜助長開度に制御
(vi)「第2流量調整弁」としての第2調整弁25を除霜促進開度に制御
上記実施形態では、コントローラ50(油回収制御実行部58)は、以下の(a)及び(b)を満たすことを、油回収制御の実行条件としていた。
(a)デフロスト運転中であること
(b)油回収制御実行条件を満たすこと
上記実施形態では、コントローラ50(運転切替制御部54)は、冷却運転中にデフロスト開始条件が満たされた時に運転種別をデフロスト運転に切り替え、デフロスト開始条件は冷却運転が開始されてから所定時間t1が経過したことを契機として満たされるものとされた。しかし、デフロスト開始条件は、必ずしもこれに限定されず、他のイベントを契機として満たされるものとされてもよい。例えば、利用側熱交換器43の着霜状態を判定すべく利用側熱交換器43に温度センサを配置して、係る温度センサの検出値が所定値未満となったことを契機としてデフロスト開始条件が満たされるものとされてもよい。また、例えば、デフロスト開始条件は、所定のコマンド(例えばデフロスト運転の開始を指示するコマンド)をユーザによって入力された場合に満たされるものとされてもよい。
上記実施形態では、所定時間t1が20時間に設定され、所定時間t2が20分に設定され、所定時間t3が5分に設定され、所定時間t4が2分に設定される場合について説明した。しかし、所定時間t1、t2、t3、及びt4は、設計仕様や使用環境に応じて適宜変更が可能である。
上記実施形態では、各低段側圧縮機21は、中間ユニット20内に配置された。しかし、各低段側圧縮機21は、必ずしも中間ユニット20に配置される必要はなく、他のユニットに配置されてもよい。例えば、各低段側圧縮機21は、熱源ユニット10内に配置されてもよいし、利用ユニット40内に配置されてもよい。係る場合、中間ユニット20に含まれる低段側圧縮機21以外の機器を当該他のユニットに配置させることで、中間ユニット20については省略可能となる。
冷媒回路RCの構成態様は、必ずしも図1及び図2に示す態様には限定されず、冷媒回路RCの構成態様及び冷凍装置100に配置される機器については、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、高段側圧縮機11の吐出冷媒から冷凍機油を分離させ、分離させた冷凍機油を高段側圧縮機11に回収するために、高段側圧縮機11の吐出側に油分離器を新たに配置してもよい。また、例えば、高段側圧縮機11或いは低段側圧縮機21に冷凍機油を送るための配管を新たに配置してもよい。また、利用側膨張弁41は、感温筒を含む感温式膨張弁であってもよい。
上記実施形態では、第11配管P11は、正サイクル運転時に、インジェクション圧力の冷媒を低段側圧縮機21に流入させるインジェクション管として機能していた。しかし、第11配管P11は、低段側圧縮機21から冷媒を流出させてバイパスさせるバイパス管として機能させてもよい。
上記実施形態では、熱源ユニット制御部10aは熱源ユニット10内に配置され、中間ユニット制御部20aは中間ユニット20内に配置され、利用ユニット制御部40aは利用ユニット40内に配置された。しかし、必ずしもこれに限定されず、熱源ユニット制御部10a、中間ユニット制御部20a、及び/又は利用ユニット制御部40aは、必ずしも対応するユニット内に配置される必要はなく、他のユニットや通信ネットワークで通信可能に接続された遠隔地に配置されてもよい。
上記実施形態では、コントローラ50は、熱源ユニット制御部10a、中間ユニット制御部20a、及び利用ユニット制御部40aが、通信可能に接続されることで構成されていた。しかし、コントローラ50の構成態様については、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。
上記実施形態では、1台の熱源ユニット10と、1台の中間ユニット20と、1台の利用ユニット40と、を有していた。しかし、冷凍装置100に配置される熱源ユニット10、中間ユニット20、及び/又は利用ユニット40の台数については特に限定されず、2台以上であってもよい。
上記実施形態では、本発明が冷蔵倉庫や店舗のショーケースの庫内の冷却を行う冷凍装置100に適用されていた。しかし、これに限定されず、本発明は、他の冷凍装置にも適用可能である。例えば、本発明は、輸送コンテナ内の冷却を行う冷凍装置に適用されてもよい。また、例えば、本発明は、建物内の冷房等を行うことで空気調和を実現する空調システム(エアコン)や、給湯器やヒートポンプチラー等にも適用可能である。
10a :熱源ユニット制御部
11 :高段側圧縮機
13 :四路切換弁(切換弁、高段側第1配管、)
13a :第1ポート
13b :第2ポート
13c :第3ポート
13d :第4ポート
14 :熱源側熱交換器
15 :レシーバ(高段側第1配管)
17 :熱源側ファン
20 :中間ユニット
20a :中間ユニット制御部
21 :低段側圧縮機
22 :過冷却熱交換器
23 :第1逆止弁
24 :第1調整弁(インジェクション配管)
25 :第2調整弁(第2流量調整弁)
26 :第3調整弁(流量調整弁)
27 :第4調整弁
28 :第5調整弁(流量調整弁)
30 :油分離器
30a :第1接続ポート
30b :第2接続ポート
30c :第3接続ポート
31 :第2逆止弁
32 :第3逆止弁
40 :利用ユニット
40a :利用ユニット制御部
41 :利用側膨張弁
43 :利用側熱交換器
45 :利用側ファン
50 :コントローラ
51 :記憶部
52 :入力制御部
53 :駆動信号出力部
54 :運転切替制御部
55 :アクチュエータ制御部
56 :冷却運転実行部
57 :デフロスト運転実行部
58 :油回収制御実行部
100 :冷凍装置
221 :第1流路(低段側第2配管)
222 :第2流路(インジェクション配管)
A1 :接続部分
FL1―FL7 :第1フラグ−第7フラグ
G1 :第1ガス連絡配管(高段側第2配管)
G2 :第2ガス連絡配管(低段側第1配管)
J1 :インジェクションポート
L1 :第1液連絡配管(高段側第1配管)
L2 :第2液連絡配管(低段側第2配管)
P1 :第1配管(高段側第2配管)
P2 :第2配管(高段側第1配管)
P3 :第3配管(高段側第2配管)
P4 :第4配管(高段側第1配管)
P5 :第5配管(高段側第1配管)
P6 :第6配管(高段側第1配管)
P7 :第7配管(高段側第2配管)
P8 :第8配管(低段側第1配管)
P9 :第9配管
P10 :第10配管(吐出配管)
P11 :第11配管(インジェクション配管)
P12 :第12配管(吐出配管)
P13 :第13配管(低段側第2配管)
P14 :第14配管(低段側第2配管)
P15 :第15配管(インジェクション配管)
P16 :第16配管(インジェクション配管)
P17 :第17配管(接続配管)
P18 :第18配管
P21 :第21配管(低段側第2配管)
P22 :第22配管(低段側第1配管)
RC :冷媒回路
Claims (7)
- 冷媒回路(RC)において冷媒が循環する正サイクル運転、又は前記冷媒回路において前記正サイクル運転とは逆方向に冷媒が循環する逆サイクル運転を行う冷凍装置(100)であって、
駆動時に冷媒を吸入し圧縮して吐出する低段側圧縮機(21)と、
前記低段側圧縮機の前記正サイクル運転時における冷媒流れの下流側に配置され、駆動時に冷媒を吸入し圧縮して吐出する高段側圧縮機(11)と、
第1状態又は第2状態に切り換えられることで前記冷媒回路における冷媒の流れを切り換える切換弁(13)と、
前記低段側圧縮機の吐出側に配置され前記低段側圧縮機の吐出側に連通し、前記低段側圧縮機から吐出される冷媒が流れる低段側第1配管(P8、G2、P22)と、
一端が前記低段側圧縮機のインジェクションポート(J1)に接続され、前記低段側圧縮機内にインジェクションされる冷媒が流れるインジェクション配管(P11、24、P16、222、P15)と、
前記低段側第1配管に連通し、冷媒に相溶している冷凍機油を冷媒と分離させる油分離器(30)と、
前記油分離器及び前記インジェクション配管の間に配置され、前記油分離器及び前記インジェクション配管を連通させる接続配管(P17)と、
前記切換弁が前記第2状態にある場合に、前記高段側圧縮機の吸入側と前記インジェクション配管の他端側とを連通させる高段側第1配管(L1、P6、15、P5、P4、13、P2)と、
前記接続配管を流れる冷媒又は冷凍機油の流量を開度に応じて増減させる流量調整弁(26、28)と、
前記正サイクル運転時には冷媒の凝縮器として機能し、前記逆サイクル運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器(14)と、
前記正サイクル運転時には冷媒の蒸発器として機能し、前記逆サイクル運転時には冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器(43)と、
各機器(11、13、21、26、28)の状態を制御することで、前記正サイクル運転及び前記逆サイクル運転を状況に応じて切り換えるコントローラ(50)と、
を備え、
前記コントローラは、
前記正サイクル運転時には、前記切換弁を前記第1状態に制御するとともに、前記低段側圧縮機及び前記高段側圧縮機を駆動させ、
前記逆サイクル運転時には、前記切換弁を前記第2状態に制御するとともに、前記高段側圧縮機を駆動させる一方で前記低段側圧縮機の駆動を停止させて、第1制御を実行し、
前記第1制御においては、冷凍機油が前記油分離器から前記接続配管及び前記インジェクション配管を経て前記高段側第1配管へと流れるように、前記流量調整弁の開度を制御する、
る冷凍装置(100)。 - 前記流量調整弁(28)は、前記接続配管上に配置される、
請求項1に記載の冷凍装置(100)。 - 前記流量調整弁(26)は、前記インジェクション配管上に配置される、
請求項1又は2に記載の冷凍装置(100)。 - 前記コントローラは、前記逆サイクル運転時に、前記第1制御を間欠的に実行する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。 - 前記利用側熱交換器の液冷媒の出入口側に配置されるとともに前記高段側第1配管に連通する低段側第2配管(P21、L2、P14、221、P13)をさらに備え、
前記インジェクション配管は、他端が前記低段側第2配管の両端間に接続される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。 - 前記低段側第2配管上において前記インジェクション配管との接続部分(A1)よりも前記逆サイクル運転時における冷媒流れの上流側に配置され、前記低段側第2配管を流れる冷媒又は冷凍機油の流量を開度に応じて増減させる第2流量調整弁(25)をさらに備え、
前記コントローラは、前記第1制御において、前記流量調整弁の開度を大きくするとともに前記第2流量調整弁の開度を絞る、
請求項5に記載の冷凍装置(100)。 - 前記逆サイクル運転時に前記高段側圧縮機から吐出される冷媒が流れる高段側第2配管(P3、13、P1、G1、P7)をさらに備え、
前記低段側第1配管は、一端が前記油分離器に接続され、他端が前記利用側熱交換器に接続され、両端間において前記低段側圧縮機の吐出配管(P10、23、P12)を接続され、
前記油分離器は、冷媒又は冷凍機油の出入口として機能する第1接続ポート(30a)、第2接続ポート(30b)、及び第3接続ポート(30c)を形成され、
前記第1接続ポートには、前記高段側第2配管が接続され、
前記第2接続ポートには、前記低段側第1配管が接続され、
前記第3接続ポートには、前記接続配管が接続される、
請求項1から6のいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
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