JP7485995B1 - 熱源ユニットおよび冷凍装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レシーバとガス抜き通路を備えた熱源ユニットにおいて、冷媒回路における冷媒の充填量が過剰であることを判断する。【解決手段】熱源ユニット(10)の熱源側回路(11)は、低段圧縮機(23)と、高段圧縮機(21)と、熱源側熱交換器(13)と、レシーバ(15)と、ガス抜き通路(37)とを有する。ガス抜き通路(37)は、レシーバ(15)の上部を高段圧縮機(21)の吸入口に接続する。熱源ユニット(10)の判断部(103)は、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力および過熱度に基づいて、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であることを判断する。【選択図】図1

Description

本開示は、熱源ユニットおよび冷凍装置に関するものである。
特許文献1には、熱源ユニットが開示されている。熱源ユニットは、低段圧縮機と、高段圧縮機と、熱源側熱交換器と、レシーバとを備える。レシーバには、ガス抜き通路が接続される。ガス抜き通路は、レシーバ内のガス冷媒を、高段圧縮機へ導く。
特許文献1の熱源ユニットは、配管によって利用側ユニットに接続されて、冷媒回路を構成する。冷媒回路では、冷媒を循環させることによって、二段圧縮冷凍サイクルが行われる。
特開2022-152437号公報
熱源ユニットと利用側ユニットを接続する配管の長さは、熱源ユニットと利用側ユニットを据え付ける建物毎に異なる。一方、熱源ユニットと利用側ユニットを接続する配管の長さが異なると、冷媒回路に充填された冷媒の量の適正値も異なる。そのため、熱源ユニットと利用側ユニットを据え付ける際に、作業者は、冷媒回路に充填された冷媒の量を調節する。
しかし、レシーバとガス抜き通路を備えた特許文献1の熱源ユニットは、その熱源ユニットが接続された冷媒回路における冷媒の充填量が過剰かどうかについて、それを判断する機能を有していない。
本開示の目的は、レシーバとガス抜き通路を備えた熱源ユニットにおいて、冷媒回路における冷媒の充填量が過剰であることを判断することにある。
本開示の第1の態様は、利用側ユニット(50,60)に接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路(6)を構成する熱源ユニット(10)であって、低段圧縮機(23)、高段圧縮機(21)、熱源側熱交換器(13)、及びレシーバ(15)を有する熱源側回路(11)と、上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であることを判断する判断部(103)とを備え、上記熱源側回路(11)は、上記レシーバ(15)の上部を上記高段圧縮機(21)の吸入口に接続するガス抜き通路(37)を有し、上記判断部(103)は、上記高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力および過熱度に基づいて、上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であることを判断するものである。
第1の態様において、熱源ユニット(10)は、利用側ユニット(50,60)に接続されて冷媒回路(6)を構成する。熱源ユニット(10)の熱源側回路(11)では、ガス抜き通路(37)が、レシーバ(15)の上部を高段圧縮機(21)の吸入口に接続する。冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰である場合は、レシーバ(15)内の液冷媒の量が多くなり、液冷媒が、ガス冷媒と共にガス抜き通路(37)を通って高段圧縮機(21)へ吸入される。そのため、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰である場合と、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が適正である場合とでは、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の状態が異なる。そこで、判断部(103)は、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力および過熱度に基づいて、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であることを判断する。
本開示の第2の態様は、上記第1の態様において、上記判断部(103)は、判断条件が成立した場合に、上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断し、上記判断条件は、上記高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力が基準圧力よりも高く、且つ上記高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度が基準過熱度よりも低い、という条件であるものである。
冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰である場合は、レシーバ(15)内の液冷媒が、ガス冷媒と共にガス抜き通路(37)を通って高段圧縮機(21)へ吸入される。ガス抜き通路(37)を流れる液冷媒の量が多いほど、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度は低くなる。一方、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力が高いほど、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度は高くなる。そのため、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力がある程度高いにも拘わらず、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度が低い場合には、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断できる。
そこで、第2の態様の判断部(103)は、“高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力が基準圧力よりも高く、且つ高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度が基準過熱度よりも低い”という判断条件が成立すると、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断する。
本開示の第3の態様は、上記第2の態様において、上記判断部(103)は、上記判断条件の成否の判断を繰り返し行い、所定時間以内に上記判断条件が複数回成立した場合に、上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断するものである。
熱源ユニットの作動中には、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が適正であっても、判断条件が偶発的に成立する可能性がある。そこで、第3の態様の判断部(103)は、判断条件の成否の判断を繰り返し行い、所定時間以内に判断条件が複数回成立した場合に、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断する。そのため、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が適正であるにも拘わらず、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると誤って判断する可能性が低くなる。
本開示の第4の態様は、上記第1~第3のいずれか一つの態様において、上記熱源側回路(11)には、二酸化炭素が冷媒として充填されているものである。
第4の態様では、熱源側回路(11)の冷媒として、二酸化炭素が用いられる。
本開示の第5の態様は、上記第1~第4のいずれか一つの態様の熱源ユニット(10)と、上記熱源ユニット(10)に接続される利用側ユニット(50,60)とを備える冷凍装置である。
第5の態様では、熱源ユニット(10)と利用側ユニット(50,60)とによって、冷凍装置(1)が構成される。
図1は、実施形態1の冷凍装置の構成を示す配管系統図である。 図2は、実施形態1の熱源ユニットの制御器の構成を示すブロック図である。 図3は、冷房運転における冷媒の流れを示す図1相当図である。 図4は、第1暖房運転における冷媒の流れを示す図1相当図である。 図5は、第2暖房運転における冷媒の流れを示す図1相当図である。 図6は、第3暖房運転における冷媒の流れを示す図1相当図である。 図7は、実施形態1の制御器の動作を示すフロー図である。 図8は、実施形態2の冷凍装置の構成を示す配管系統図である。
実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
《実施形態1》
実施形態1について説明する。本実施形態の冷凍装置(1)は、冷却対象の冷却と、室内の空気調和と行うことができる。ここでいう冷却対象は、冷蔵庫、冷凍庫、ショーケースなどの設備内の空気を含む。
-冷凍装置の全体構成-
図1に示すように、冷凍装置(1)は、室外に設置される熱源ユニット(10)と、室内の空調を行う空調ユニット(50)と、庫内の空気を冷却する冷却ユニット(60)とを備える。本実施形態の冷凍装置(1)は、一台の熱源ユニット(10)と、複数台の冷却ユニット(60)と、複数台の空調ユニット(50)とを備える。なお、冷凍装置(1)が備える冷却ユニット(60)又は空調ユニット(50)の台数は、一台であってもよい。
冷凍装置(1)では、熱源ユニット(10)と、冷却ユニット(60)と、空調ユニット(50)と、これらのユニット(10,50,60)を接続する連絡配管(2,3,4,5)とによって、冷媒回路(6)が構成される。
冷媒回路(6)では、冷媒が循環することで冷凍サイクルが行われる。本実施形態の冷媒回路(6)の冷媒は、二酸化炭素である。冷媒回路(6)は、高圧が冷媒の臨界圧力以上となる冷凍サイクルを行うように構成される。
なお、冷媒回路(6)に充填される冷媒は、二酸化炭素に限定されない。冷媒回路(6)には、いわゆるフロン冷媒が充填されていてもよい。
冷媒回路(6)において、複数台の空調ユニット(50)は、第1液連絡配管(2)と第1ガス連絡配管(3)とを介して、熱源ユニット(10)に接続される。冷媒回路(6)において、複数台の空調ユニット(50)は、互いに並列に接続される。
冷媒回路(6)において、複数台の冷却ユニット(60)は、第2液連絡配管(4)と第2ガス連絡配管(5)とを介して、熱源ユニット(10)に接続される。冷媒回路(6)において、複数台の冷却ユニット(60)は、互いに並列に接続される。
-熱源ユニット-
熱源ユニット(10)は、室外ファン(12)と、室外回路(11)とを有する。室外回路(11)は、圧縮要素(C)、流路切換機構(30)、室外熱交換器(13)、第1室外膨張弁(14a)、レシーバ(15)、過冷却熱交換器(16)、中間冷却器(17)、及びバイパス配管(85)を有する。室外回路(11)は、熱源側回路である。また、熱源ユニット(10)は、制御器(101)を有する。
〈圧縮要素〉
圧縮要素(C)は、冷媒を圧縮する。圧縮要素(C)は、高段圧縮機(21)、第1低段圧縮機(23)、及び第2低段圧縮機(22)を有する。高段圧縮機(21)、第1低段圧縮機(23)、及び第2低段圧縮機(22)は、モータによって圧縮機構が駆動される回転式圧縮機である。これらの圧縮機(21,22,23)は、例えば全密閉型のスクロール圧縮機である。高段圧縮機(21)、第1低段圧縮機(23)、及び第2低段圧縮機(22)は、圧縮機構の回転速度が変更可能な可変容量式に構成される。
圧縮要素(C)は、二段圧縮を行う。第1低段圧縮機(23)は、空調ユニット(50)又は室外熱交換器(13)から吸入した冷媒を圧縮する。第2低段圧縮機(22)は、冷却ユニット(60)から吸入した冷媒を圧縮する。高段圧縮機(21)は、第1低段圧縮機(23)が吐出した冷媒と、第2低段圧縮機(22)が吐出した冷媒とを吸入して圧縮する。
高段圧縮機(21)には、高段吸入管(21a)及び高段吐出管(21b)が接続される。高段吐出管(21b)は、高段圧縮機(21)から吐出された冷媒が流れる吐出配管である。第1低段圧縮機(23)には、第1低段吸入管(23a)及び第1低段吐出管(23b)が接続される。第1低段吸入管(23a)は、第1低段圧縮機(23)へ吸入される冷媒が流れる吸入配管である。第2低段圧縮機(22)には、第2低段吸入管(22a)及び第2低段吐出管(22b)が接続される。圧縮要素(C)では、第1低段吐出管(23b)及び第2低段吐出管(22b)が高段吸入管(21a)に接続する。
第2低段吸入管(22a)は、第2ガス連絡配管(5)に接続する。第2低段圧縮機(22)は、第2ガス連絡配管(5)を介して冷却ユニット(60)に連通する。第1低段吸入管(23a)は、流路切換機構(30)及び第1ガス連絡配管(3)を介して、空調ユニット(50)に連通する。
圧縮要素(C)は、第1低段配管(24c)と、第2低段配管(24b)とを備える。第1低段配管(24c)は、第1低段圧縮機(23)をバイパスして冷媒を流すための配管である。第1低段配管(24c)は、一端が第1低段吸入管(23a)に接続し、他端が第1低段吐出管(23b)に接続する。第1低段配管(24c)は、第1低段圧縮機(23)と並列に設けられる。第2低段配管(24b)は、第2低段圧縮機(22)をバイパスして冷媒を流すための配管である。第2低段配管(24b)は、一端が第2低段吸入管 (22a)に接続し、他端が第2低段吐出管 (22b)に接続する。第2低段配管(24b)は、第2低段圧縮機(22)と並列に設けられる。
〈流路切換機構〉
流路切換機構(30)は、冷媒回路(6)における冷媒の流通経路を切り換える機構である。流路切換機構(30)は、第1配管(31)、第2配管(32)、第3配管(33)、第4配管(34)、第1切換弁(81)、及び第2切換弁(82)を有する。
第1配管(31)の流入端と、第2配管(32)の流入端とは、高段吐出管(21b)に接続する。第3配管(33)の流出端と、第4配管(34)の流出端とは、第1低段吸入管(23a)に接続する。
第1切換弁(81)と第2切換弁(82)のそれぞれは、第1低段圧縮機(23)へ吸入される冷媒の流通経路と、高段圧縮機(21)から吐出された冷媒の流通経路とを切り換える。第1切換弁(81)と第2切換弁(82)のそれぞれは、四つのポートを備えた四方切換弁である。
第1切換弁(81)の第1ポートは、第1配管(31)の流出端に接続する。第1切換弁(81)の第2ポートは、第3配管(33)の流入端に接続する。第1切換弁(81)の第3ポートは、封止される。第1切換弁(81)の第4ポートは、第1室外ガス管(35)の一端に接続する。第1室外ガス管(35)の他端は、第1ガス連絡配管(3)に接続する。
第2切換弁(82)の第1ポートは、第2配管(32)の流出端に接続する。第2切換弁(82)の第2ポートは、第4配管(34)の流入端に接続する。第2切換弁(82)の第3ポートは、第2室外ガス管(36)に接続する。第2切換弁(82)の第4ポートは、封止される。
第1切換弁(81)と第2切換弁(82)のそれぞれは、第1状態(図1に実線で示す状態)と第2状態(図1に破線で示す状態)とに切り換わる。第1状態の各切換弁(81,82)では、第1ポートが第3ポートと連通し、且つ第2ポートが第4ポートと連通する。第2状態の各切換弁(81,82)では、第1ポートが第4ポートと連通し、第2ポートが第3ポートと連通する。
なお、流路切換機構(30)において、第1切換弁(81)と第2切換弁(82)のそれぞれは、三つのポートを備えた三方弁であってもよい。
〈第1室外熱交換器〉
室外熱交換器(13)は、熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器(13)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室外ファン(12)は、室外熱交換器(13)の近傍に配置される。室外ファン(12)は、室外空気を搬送する。室外熱交換器(13)は、その内部を流れる冷媒と、室外ファン(12)が搬送する室外空気とを熱交換させる。
室外熱交換器(13)のガス端には、第2室外ガス管(36)が接続される。室外熱交換器(13)の液端には、室外流路(O)が接続される。
〈室外流路〉
室外流路(O)は、室外第1管(o1)、室外第2管(o2)、室外第3管(o3)、室外第4管(o4)、室外第5管(o5)、室外第6管(o6)、室外第7管(o7)、及び室外第8管(o8)を含む。
室外第1管(o1)の一端は、室外熱交換器(13)の液端に接続される。室外第1管(o1)の他端には、室外第2管(o2)の一端、及び室外第3管(o3)の一端がそれぞれ接続される。室外第2管(o2)の他端は、レシーバ(15)の頂部に接続される。
室外第4管(o4)の一端は、レシーバ(15)の底部に接続される。室外第4管(o4)の他端には、室外第5管(o5)の一端、及び室外第3管(o3)の他端がそれぞれ接続される。室外第5管(o5)の他端には、室外第6管(o6)の一端、及び室外第8管(o8)の一端がそれぞれ接続される。
室外第8管(o8)の他端は、第2液連絡配管(4)の第1液側幹管(4a)に接続する。室外第8管(o8)は、レシーバ(15)の下流の液冷媒が流れる液管である。室外第6管(o6)の他端は、第1液連絡配管(2)に接続する。室外第7管(o7)の一端は、室外第6管(o6)の途中に接続する。室外第7管(o7)の他端は、室外第2管(o2)の途中に接続する。
〈室外膨張弁〉
室外回路(11)の室外第1管(o1)には、第1室外膨張弁(14a)が設けられる。また、室外回路(11)の室外第3管(o3)には、第2室外膨張弁(14b)が設けられる。第1室外膨張弁(14a)と第2室外膨張弁(14b)のそれぞれは、開度を調節可能な電子膨張弁である。第1室外膨張弁(14a)及び第2室外膨張弁(14b)は、熱源側回路である室外回路(11)に設けられた膨張弁である。
〈レシーバ〉
レシーバ(15)は、冷媒を貯留する容器を構成している。レシーバ(15)は、第1室外膨張弁(14a)の下流に設けられる。レシーバ(15)では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。レシーバ(15)の頂部には、室外第2管(o2)の他端と、後述するガス抜き管(37)の一端が接続される。
レシーバ(15)は、断熱材(15a)に覆われている。断熱材(15a)の一例としては、グラスウールが挙げられる。レシーバ(15)を断熱材(15a)で覆うことにより、夏期等の外気温度が高い状況において、室外空気からレシーバ(15)内の冷媒に伝わる熱量が低減される。
〈中間インジェクション回路〉
室外回路(11)は、中間インジェクション回路(49)を備える。中間インジェクション回路(49)は、第1室外膨張弁(14a)により減圧された冷媒を、高段吸入管(21a)へ供給する回路である。中間インジェクション回路(49)は、ガス抜き管(37)及びインジェクション管(38)を備える。
インジェクション管(38)の一端は、室外第5管(o5)の途中に接続される。インジェクション管(38)の他端は、高段吸入管(21a)に接続される。インジェクション管(38)には、減圧弁(40)が設けられる。減圧弁(40)は、開度が可変な膨張弁である。
ガス抜き管(37)は、レシーバ(15)のガス冷媒を高段吸入管(21a)へ送るための配管である。ガス抜き管(37)の一端は、レシーバ(15)の頂部に接続される。ガス抜き管(37)の他端は、インジェクション管(38)の途中に接続される。
ガス抜き管(37)は、レシーバ(15)内の冷媒(主にガス冷媒)を、インジェクション管(38)を介して、高段吸入管(21a)に導く。ガス抜き管(37)は、レシーバ(15)の上部を高段圧縮機(21)の吸入口に接続するガス抜き通路を構成する。
ガス抜き管(37)には、ガス抜き弁(39)が接続される。ガス抜き弁(39)は、開度が可変な電子膨張弁である。
〈過冷却熱交換器〉
室外回路(11)は、過冷却熱交換器(16)を備える。過冷却熱交換器(16)は、レシーバ(15)で分離された冷媒(主として液冷媒)を冷却する熱交換器である。過冷却熱交換器(16)は、レシーバ(15)の下流に設けられる。過冷却熱交換器(16)は、第1流路(16a)と第2流路(16b)とを有する。過冷却熱交換器(16)は、第1流路(16a)を流れる冷媒と、第2流路(16b)を流れる冷媒とを熱交換させる。
過冷却熱交換器(16)では、第1流路(16a)を流れる冷媒が冷却される。第1流路(16a)は、室外回路(11)の液冷媒が流れる液管である室外第4管(o4)の途中に接続される。
第2流路(16b)は、中間インジェクション回路(49)に含まれる。具体的に、第2流路(16b)は、インジェクション管(38)における、減圧弁(40)の下流側に接続される。第2流路(16b)は、減圧弁(40)で減圧された冷媒が流れる。
〈中間冷却器〉
中間冷却器(17)は、中間流路(41)に接続される。中間流路(41)の一端は、第1低段吐出管(23b)及び第2低段吐出管(22b)に接続される。中間流路(41)の他端は、高段吸入管(21a)に接続される。
中間冷却器(17)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。中間冷却器(17)の近傍には、送風ファン(17a)が配置される。中間冷却器(17)は、その内部を流れる冷媒と、送風ファン(17a)が搬送する室外空気とを熱交換させる。
〈逆止弁〉
室外回路(11)は、第1逆止弁(CV1)、第2逆止弁(CV2)、第3逆止弁(CV3)、第4逆止弁(CV4)、第5逆止弁(CV5)、第6逆止弁(CV6)、第7逆止弁(CV7)、第8逆止弁(CV8)、及び第9逆止弁(CV9)を有する。これらの逆止弁(CV1~CV9)は、図1に示す矢印方向の冷媒の流れを許容し、この矢印と反対方向の冷媒の流れを禁止する。
第1逆止弁(CV1)は、高段吐出管(21b)に接続される。第2逆止弁(CV2)は、第2低段吐出管(22b)に接続される。第3逆止弁(CV3)は、第1低段吐出管(23b)に接続される。第4逆止弁(CV4)は、室外第2管(o2)に接続される。第5逆止弁(CV5)は、室外第3管(o3)に接続される。第6逆止弁(CV6)は、室外第6管(o6)に接続される。第7逆止弁(CV7)は、室外第7管(o7)に接続される。第8逆止弁(CV8)は、第2低段配管(24b)に接続される。第9逆止弁(CV9)は、第1低段配管(24c)に接続される。
〈センサ〉
熱源ユニット(10)は、各種のセンサを有する。各種のセンサは、高圧圧力センサ(71)、中間圧圧力センサ(72)、第1低圧圧力センサ(73)、第2低圧圧力センサ(74)、液冷媒圧力センサ(75)、及び高段吸入温度センサ(77)を含む。
高圧圧力センサ(71)は、高段吐出管(21b)に接続される。高圧圧力センサ(71)は、高段圧縮機(21)が吐出した冷媒の圧力(高圧冷媒の圧力(HP))を検出する。
中間圧圧力センサ(72)は、中間流路(41)における中間冷却器(17)の下流に接続される。中間圧圧力センサ(72)は、中間流路(41)の冷媒の圧力を検出する。言い換えると、中間圧圧力センサ(72)は、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力を検出する。
第1低圧圧力センサ(73)は、第2低段吸入管(22a)に接続される。第1低圧圧力センサ(73)は、第2低段圧縮機(22)に吸入される吸入冷媒の圧力(第1低圧冷媒の圧力(LP1))を検出する。
第2低圧圧力センサ(74)は、第1低段吸入管(23a)に接続される。第2低圧圧力センサ(74)は、第1低段圧縮機(23)に吸入される吸入冷媒の圧力(第2低圧冷媒の圧力(LP2))を検出する。
液冷媒圧力センサ(75)は、室外第4管(o4)に接続される。液冷媒圧力センサ(75)は、室外第4管(o4)を流れる冷媒の圧力を検出する。言い換えると、液冷媒圧力センサ(75)は、レシーバ(15)の液冷媒の圧力を検出する。
高段吸入温度センサ(77)は、高段吸入管(21a)に取り付けられる。高段吸入温度センサ(77)は、高段吸入管(21a)を流れる冷媒の温度を検出する。言い換えると、高段吸入温度センサ(77)は、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の温度を検出する。
〈制御器〉
図2に示すように、制御器(101)は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータ(102)と、マイクロコンピュータ(102)を動作させるためのソフトウエアを格納するメモリデバイス(105)とを含む。メモリデバイス(105)は、半導体メモリである。制御器(101)は、熱源ユニット(10)の構成機器を制御する。
制御器(101)のマイクロコンピュータ(102)は、メモリデバイス(105)に格納されたプログラムを実行することによって、冷媒量判断部(103)として機能する。冷媒量判断部(103)は、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が適正量よりも多いことを判断する。言い換えると、冷媒量判断部(103)は、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であることを判断する。
ここで、冷凍装置(1)を建物等に据え付ける場合は、熱源ユニット(10)、冷却ユニット(60)、及び空調ユニット(50)のそれぞれが所定の場所に設置され、その後に冷却ユニット(60)及び空調ユニット(50)と熱源ユニット(10)の間に連絡配管(2,3,4,5)が敷設される。その結果、冷媒回路(6)が形成される。
冷却ユニット(60)及び空調ユニット(50)の台数と、連絡配管(2,3,4,5)の長さとは、通常、冷凍装置(1)を据え付ける建物毎に異なる。一方、冷媒回路(6)に充填された冷媒の適正量は、その冷媒回路(6)に設けられた冷却ユニット(60)及び空調ユニット(50)の台数と、その冷媒回路(6)に設けられた連絡配管(2,3,4,5)の長さとに応じて変化する。そのため、冷凍装置(1)を据え付ける際には、作業者が必要に応じて冷媒回路(6)に冷媒を補充する必要がある。
作業者が冷媒回路(6)に冷媒を補充した場合は、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が適正量かどうかを確認する必要がある。そこで、制御器(101)の冷媒量判断部(103)は、作業者が冷媒回路(6)に冷媒を補充した後に行われる冷凍装置(1)の試運転において、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であることを判断する。
-空調ユニット-
空調ユニット(50)は、屋内に設置される第1利用側ユニットである。空調ユニット(50)は、室内空間の空気調和を行う。空調ユニット(50)は、室内ファン(52)と、室内回路(51)とを有する。室内回路(51)の液端には、第1液連絡配管(2)が接続される。室内回路(51)のガス端には、第1ガス連絡配管(3)が接続される。
室内回路(51)には、液端からガス端に向かって順に、室内膨張弁(53)と室内熱交換器(54)とが設けられる。室内膨張弁(53)は、開度が可変な電子膨張弁である。室内熱交換器(54)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。室内ファン(52)は、室内熱交換器(54)の近傍に配置される。室内ファン(52)は、室内空気を搬送する。室内熱交換器(54)は、その内部を流れる冷媒と、室内ファン(52)が搬送する室内空気とを熱交換させる。
-冷却ユニット-
冷却ユニット(60)は、屋内に設置される第2利用側ユニットである。冷却ユニット(60)は、例えばコンビニエンスストア等の店内に設置された冷蔵ショーケースである。なお、冷却ユニット(60)は、冷蔵庫の庫内空気を冷却するユニットクーラーであってもよい。
冷却ユニット(60)は、冷却ファン(62)と冷却回路(61)とを有する。冷却回路(61)の液端には、第2液連絡配管(4)の液側枝管(4c)が接続される。冷却回路(61)のガス端には、第2ガス連絡配管(5)のガス側枝管(5c)が接続される。
冷却回路(61)には、液端からガス端に向かって順に、冷却膨張弁(63)と冷却熱交換器(64)とが設けられる。冷却膨張弁(63)は、開度が可変な電子膨張弁で構成される。冷却熱交換器(64)は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器である。冷却ファン(62)は、冷却熱交換器(64)の近傍に配置される。冷却ファン(62)は、庫内空気を搬送する。冷却熱交換器(64)は、その内部を流れる冷媒と、冷却ファン(62)が搬送する庫内空気とを熱交換させる。
-冷凍装置の運転動作-
冷凍装置(1)の運転動作について説明する。冷凍装置(1)は、冷房運転と、第1暖房運転と、第2暖房運転と、第3暖房運転とを行う。また、冷凍装置(1)は、室外熱交換器(13)に付着した霜を溶かすデフロスト運転とを行う。
〈冷房運転〉
冷凍装置(1)の冷房運転について、図3を参照しながら説明する。冷房運転は、空調ユニット(50)が室内の冷房を行う運転である。
冷房運転では、第1切換弁(81)及び第2切換弁(82)が第1状態に設定され、第2室外膨張弁(14b)が閉状態に保持される。また、冷房運転では、第1低段圧縮機(23)、第2低段圧縮機(22)、及び高段圧縮機(21)が作動する。冷房運転では、冷媒回路(6)において冷媒が循環することによって冷凍サイクルが行われ、室外熱交換器(13)が放熱器(ガスクーラ)として機能し、冷却熱交換器(64)及び室内熱交換器(54)が蒸発器として機能する。
高段圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第2切換弁(82)を通って室外熱交換器(13)へ流入し、室外空気へ放熱する。室外熱交換器(13)を通過した冷媒は、第1室外膨張弁(14a)を通過する際に減圧された後にレシーバ(15)を通過し、続いて過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過する間に冷却される。過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過した冷媒の一部は、インジェクション管(38)を通って過冷却熱交換器(16)の第2流路(16b)へ流入し、吸熱して蒸発した後に高段吸入管(21a)へ流入する。過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過した冷媒の残りは、第1液連絡配管(2)と第2液連絡配管(4)に分かれて流入する。
第1液連絡配管(2)を流れる冷媒は、複数の空調ユニット(50)に分配される。各空調ユニット(50)において、室内回路(51)へ流入した冷媒は、室内膨張弁(53)を通過する際に減圧され、その後に室内熱交換器(54)において室内空気から吸熱して蒸発する。各空調ユニット(50)は、室内熱交換器(54)において冷却された空気を室内空間へ吹き出す。
各空調ユニット(50)の室内熱交換器(54)から流出した冷媒は、第1ガス連絡配管(3)へ流入して合流した後に室外回路(11)の第1室外ガス管(35)へ流入し、続いて第1切換弁(81)を通って第1低段吸入管(23a)へ流入し、その後に第1低段圧縮機(23)へ吸入されて圧縮される。
第2液連絡配管(4)を流れる冷媒は、複数の冷却ユニット(60)に分配される。各冷却ユニット(60)において、冷却回路(61)へ流入した冷媒は、冷却膨張弁(63)を通過する際に減圧され、その後に冷却熱交換器(64)において庫内空気から吸熱して蒸発する。各冷却ユニット(60)は、冷却熱交換器(64)において冷却された空気を庫内空間へ吹き出す。
各冷却ユニット(60)の冷却熱交換器(64)から流出した冷媒は、第2ガス連絡配管(5)へ流入して合流した後に室外回路(11)の第2低段吸入管 (22a)へ流入し、その後に第2低段圧縮機(22)へ吸入されて圧縮される。
第1低段圧縮機(23)及び第2低段圧縮機(22)のそれぞれにおいて圧縮された冷媒は、中間冷却器(17)において室外空気へ放熱し、インジェクション管(38)を流れる冷媒と合流した後に、高段圧縮機(21)に吸入される。高段圧縮機(21)は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
〈第1暖房運転〉
冷凍装置(1)の第1暖房運転について、図4を参照しながら説明する。第1暖房運転は、空調ユニット(50)が室内の暖房を行う運転である。第1暖房運転は、空調ユニット(50)における冷媒の放熱量が冷却ユニット(60)における冷媒の吸熱量よりも少ない運転状態において行われる。
第1暖房運転では、第1切換弁(81)が第2状態に設定され、第2切換弁(82)が第1状態に設定され、第2室外膨張弁(14b)が閉状態に保持される。また、第1暖房運転では、第1低段圧縮機(23)が休止し、第2低段圧縮機(22)及び高段圧縮機(21)が作動する。第1暖房運転では、冷媒回路(6)において冷媒が循環することによって冷凍サイクルが行われ、室内熱交換器(54)及び室外熱交換器(13)が放熱器(ガスクーラ)として機能し、冷却熱交換器(64)が蒸発器として機能する。
高段圧縮機(21)から吐出された冷媒は、一部が第1切換弁(81)を通って第1室外ガス管(35)へ流入し、残りが第2切換弁(82)を通って第2室外ガス管(36)へ流入する。
第1室外ガス管(35)を流れる冷媒は、第1ガス連絡配管(3)を通って複数の空調ユニット(50)に分配される。各空調ユニット(50)において、室内回路(51)へ流入した冷媒は、室内熱交換器(54)において室内空気へ放熱し、その後に室内膨張弁(53)を通過する際に減圧されてから第1液連絡配管(2)へ流入する。各空調ユニット(50)から第1液連絡配管(2)へ流入した冷媒は、室外回路(11)のレシーバ(15)に流入する。各空調ユニット(50)は、室内熱交換器(54)において加熱された空気を室内空間へ吹き出す。
第2室外ガス管(36)を流れる冷媒は、室外熱交換器(13)へ流入し、室外空気へ放熱する。室外熱交換器(13)を通過した冷媒は、第1室外膨張弁(14a)を通過する際に減圧された後にレシーバ(15)へ流入する。
レシーバ(15)から流出した冷媒は、過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過する間に冷却される。過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過した冷媒の一部は、インジェクション管(38)を通って過冷却熱交換器(16)の第2流路(16b)へ流入し、吸熱して蒸発した後に高段吸入管(21a)へ流入する。過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過した冷媒の残りは、第2液連絡配管(4)に流入する。
第2液連絡配管(4)を流れる冷媒は、複数の冷却ユニット(60)に分配される。各冷却ユニット(60)において、冷却回路(61)へ流入した冷媒は、冷却膨張弁(63)を通過する際に減圧され、その後に冷却熱交換器(64)において庫内空気から吸熱して蒸発する。各冷却ユニット(60)は、冷却熱交換器(64)において冷却された空気を庫内空間へ吹き出す。
各冷却ユニット(60)の冷却熱交換器(64)から流出した冷媒は、第2ガス連絡配管(5)へ流入して合流した後に室外回路(11)の第2低段吸入管 (22a)へ流入し、その後に第2低段圧縮機(22)へ吸入されて圧縮される。
第2低段圧縮機(22)において圧縮された冷媒は、中間冷却器(17)において室外空気へ放熱し、インジェクション管(38)を流れる冷媒と合流した後に、高段圧縮機(21)に吸入される。高段圧縮機(21)は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
〈第2暖房運転〉
冷凍装置(1)の第2暖房運転について、図5を参照しながら説明する。第2暖房運転は、空調ユニット(50)が室内の暖房を行う運転である。第2暖房運転は、空調ユニット(50)における冷媒の放熱量が冷却ユニット(60)における冷媒の吸熱量と均衡する運転状態において行われる。
第2暖房運転では、第1切換弁(81)及び第2切換弁(82)が第2状態に設定され、第2室外膨張弁(14b)が閉状態に保持される。また、第2暖房運転では、第1低段圧縮機(23)が休止し、第2低段圧縮機(22)及び高段圧縮機(21)が作動する。第2暖房運転では、冷媒回路(6)において冷媒が循環することによって冷凍サイクルが行われ、室内熱交換器(54)が放熱器(ガスクーラ)として機能し、冷却熱交換器(64)が蒸発器として機能し、室外熱交換器(13)が休止する。
高段圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1切換弁(81)を通って第1室外ガス管(35)へ流入し、その後に第1ガス連絡配管(3)を通って複数の空調ユニット(50)に分配される。各空調ユニット(50)において、室内回路(51)へ流入した冷媒は、室内熱交換器(54)において室内空気へ放熱し、その後に室内膨張弁(53)を通過する際に減圧されてから第1液連絡配管(2)へ流入する。各空調ユニット(50)から第1液連絡配管(2)へ流入した冷媒は、室外回路(11)のレシーバ(15)に流入する。各空調ユニット(50)は、室内熱交換器(54)において加熱された空気を室内空間へ吹き出す。
レシーバ(15)から流出した冷媒は、過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過する間に冷却される。過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過した冷媒の一部は、インジェクション管(38)を通って過冷却熱交換器(16)の第2流路(16b)へ流入し、吸熱して蒸発した後に高段吸入管(21a)へ流入する。過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過した冷媒の残りは、第2液連絡配管(4)に流入する。
第2液連絡配管(4)を流れる冷媒は、複数の冷却ユニット(60)に分配される。各冷却ユニット(60)において、冷却回路(61)へ流入した冷媒は、冷却膨張弁(63)を通過する際に減圧され、その後に冷却熱交換器(64)において庫内空気から吸熱して蒸発する。各冷却ユニット(60)は、冷却熱交換器(64)において冷却された空気を庫内空間へ吹き出す。
各冷却ユニット(60)の冷却熱交換器(64)から流出した冷媒は、第2ガス連絡配管(5)へ流入して合流した後に室外回路(11)の第2低段吸入管 (22a)へ流入し、その後に第2低段圧縮機(22)へ吸入されて圧縮される。
第2低段圧縮機(22)において圧縮された冷媒は、中間冷却器(17)において室外空気へ放熱し、インジェクション管(38)を流れる冷媒と合流した後に、高段圧縮機(21)に吸入される。高段圧縮機(21)は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
〈第3暖房運転〉
冷凍装置(1)の第3暖房運転について、図6を参照しながら説明する。第3暖房運転は、空調ユニット(50)が室内の暖房を行う運転である。第3暖房運転は、空調ユニット(50)における冷媒の放熱量が冷却ユニット(60)における冷媒の吸熱量よりも多い運転状態において行われる。
第3暖房運転では、第1切換弁(81)及び第2切換弁(82)が第2状態に設定され、第1室外膨張弁(14a)が全開状態に保持される。また、第3暖房運転では、第1低段圧縮機(23)、第2低段圧縮機(22)、及び高段圧縮機(21)が作動する。第3暖房運転では、冷媒回路(6)において冷媒が循環することによって冷凍サイクルが行われ、室内熱交換器(54)が放熱器(ガスクーラ)として機能し、冷却熱交換器(64)及び室外熱交換器(13)が蒸発器として機能する。
高段圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第1切換弁(81)を通って第1室外ガス管(35)へ流入し、その後に第1ガス連絡配管(3)を通って複数の空調ユニット(50)に分配される。各空調ユニット(50)において、室内回路(51)へ流入した冷媒は、室内熱交換器(54)において室内空気へ放熱し、その後に室内膨張弁(53)を通過する際に減圧されてから第1液連絡配管(2)へ流入する。各空調ユニット(50)から第1液連絡配管(2)へ流入した冷媒は、室外回路(11)のレシーバ(15)に流入する。各空調ユニット(50)は、室内熱交換器(54)において加熱された空気を室内空間へ吹き出す。
レシーバ(15)から流出した冷媒は、過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過する間に冷却される。過冷却熱交換器(16)の第1流路(16a)を通過した冷媒は、室外第5管(o5)と室外第3管(o3)に分岐して流入する。
室外第5管(o5)を流れる冷媒は、一部がインジェクション管(38)へ流入し、残りが室外第8管(o8)へ流入する。インジェクション管(38)を流れる冷媒は、過冷却熱交換器(16)の第2流路(16b)へ流入し、吸熱して蒸発した後に高段吸入管(21a)へ流入する。
室外第8管(o8)を流れる冷媒は、第2液連絡配管(4)を通って複数の冷却ユニット(60)に分配される。各冷却ユニット(60)において、冷却回路(61)へ流入した冷媒は、冷却膨張弁(63)を通過する際に減圧され、その後に冷却熱交換器(64)において庫内空気から吸熱して蒸発する。各冷却ユニット(60)は、冷却熱交換器(64)において冷却された空気を庫内空間へ吹き出す。
各冷却ユニット(60)の冷却熱交換器(64)から流出した冷媒は、第2ガス連絡配管(5)へ流入して合流した後に室外回路(11)の第2低段吸入管 (22a)へ流入し、その後に第2低段圧縮機(22)へ吸入されて圧縮される。
室外第3管(o3)を流れる冷媒は、第2室外膨張弁(14b)を通過する際に減圧されてから室外熱交換器(13)へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器(13)を通過した冷媒は、第2切換弁(82)を通って第1低段吸入管(23a)へ流入し、その後に第1低段圧縮機(23)へ吸入されて圧縮される。
第1低段圧縮機(23)及び第2低段圧縮機(22)のそれぞれにおいて圧縮された冷媒は、中間冷却器(17)において室外空気へ放熱し、インジェクション管(38)を流れる冷媒と合流した後に、高段圧縮機(21)に吸入される。高段圧縮機(21)は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
〈デフロスト運転〉
冷凍装置(1)のデフロスト運転について説明する。デフロスト運転は、室外熱交換器(13)に付着した霜を溶かすための運転である。第3暖房運転中に室外熱交換器(13)に付着した霜がある程度以上に達すると、冷凍装置(1)は、第3暖房運転を一時的に休止してデフロスト運転を行う。
デフロスト運転において、冷媒回路(6)では、第1暖房運転と同様に冷媒が流通する。具体的には、第2切換弁(82)が第1状態に設定され、室外熱交換器(13)が放熱器(ガスクーラ)として機能する。室外熱交換器(13)に付着した霜は、冷媒によって温められて融解する。
-制御器の動作-
上述したように、冷媒回路(6)に冷媒が補充された後に行われる冷凍装置(1)の試運転において、制御器(101)の冷媒量判断部(103)は、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であることを判断する。本実施形態の冷媒量判断部(103)は、動作を開始してから基準時間Hcが経過するまでに、判断条件が成立した回数が基準回数Ncに達すると、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であると判断する。
制御器(101)の冷媒量判断部(103)が行う動作について、図7のフロー図を参照しながら説明する。
〈ステップST1〉
最初に、冷媒量判断部(103)は、ステップST1の処理を行う。ステップST1の処理において、冷媒冷媒量判断部(103)は、成立回数Nを「ゼロ」にリセットする。この成立回数Nは、判断条件が成立した回数を示す。
〈ステップST2〉
次に、冷媒量判断部(103)は、ステップST2の処理を行う。ステップST2の処理において、冷媒冷媒量判断部(103)は、経過時間Hの計時を開始する。
〈ステップST3〉
次に、冷媒量判断部(103)は、ステップST3の処理を行う。ステップST3の処理において、冷媒量判断部(103)は、現在の経過時間Hを、基準時間Hcと比較する。経過時間Hが基準時間Hcに達していない場合(H<Hc)、冷媒量判断部(103)は、ステップST4の処理を行う。一方、経過時間Hが基準時間Hcに達している場合(H≧Hc)、冷媒量判断部(103)は、動作を終了する。基準時間Hcは、2時間以上であるのが望ましい。
〈ステップST4〉
ステップST4の処理において、冷媒量判断部(103)は、中間圧圧力センサ(72)の計測値を、高段圧縮機(21)の吸入圧力Pmとして取得し、高段吸入温度センサ(77)の計測値を、高段圧縮機(21)の吸入温度Tmとして取得する。
〈ステップST5〉
次に、冷媒量判断部(103)は、ステップST5の処理を行う。ステップST5の処理において、冷媒量判断部(103)は、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度(吸入過熱度SHm)を算出する。冷媒量判断部(103)は、“吸入温度Tm”から“吸入圧力Pmにおける冷媒の飽和温度”を減ずることによって、吸入過熱度SHmを算出する。
〈ステップST6〉
次に、冷媒量判断部(103)は、ステップST6の処理を行う。ステップST6の処理において、冷媒量判断部(103)は、判断条件の成否を判断する。判断条件は、“高段圧縮機(21)の吸入圧力Pmが基準圧力Pcよりも高く(Pm>Pc)、且つ高段圧縮機(21)の吸入過熱度SHmが基準過熱度SHcよりも低い(SHm<SHc)”という条件である。基準圧力Pcは、例えば5MPaである。基準過熱度SHcは、例えば5℃である。
判断条件が成立する場合、冷媒量判断部(103)は、ステップST7の処理を行う。一方、判断条件が成立しない場合、冷媒量判断部(103)は、ステップST3の処理を行う。
ここで、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰である場合は、レシーバ(15)内の液冷媒が、ガス冷媒と共にガス抜き管(37)を通って高段圧縮機(21)へ吸入される。ガス抜き管(37)を流れる液冷媒の量が多いほど、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度は低くなる。
一方、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力が高いほど、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度は高くなる。そのため、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力がある程度高いにも拘わらず、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度が低い場合には、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断できる。
そこで、本実施形態の冷媒量判断部(103)は、“高段圧縮機(21)の吸入圧力Pmが基準圧力Pcよりも高く(Pm>Pc)、且つ高段圧縮機(21)の吸入過熱度SHmが基準過熱度SHcよりも低い(SHm<SHc)”という判断条件の成否を判断する。
〈ステップST7〉
ステップST7の処理において、冷媒量判断部(103)は、成立回数Nを更新する。具体的には、従前の成立回数Nに「1」を加算した値を、新たな成立回数Nにする。
〈ステップST8〉
次に、冷媒量判断部(103)は、ステップST8の処理を行う。ステップST8の処理において、冷媒量判断部(103)は、成立回数Nを基準回数Ncと比較する。“成立回数Nが基準回数Nc以上である(N≧Nc)”という条件が成立する場合、冷媒量判断部(103)は、ステップST9の処理を行う。一方、この条件が成立しない場合、冷媒量判断部(103)は、ステップST3の処理を行う。基準回数Ncは、「2」以上の整数である。基準回数Ncは、5回以上であるのが望ましい。
〈ステップST9〉
ステップST8の処理における条件が成立する場合は、経過時間Hが基準時間Hcに達するまでの間に、ステップST6の処理における判断条件の成立回数Nが基準回数Ncに達した場合である。そこで、ステップST9の処理において、冷媒量判断部(103)は、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であると判断し、その旨を作業者に報知する。例えば、冷媒量判断部(103)は、冷凍装置(1)のリモコンの表示部に所定の表示を示すことによって、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であることを、作業者に報知する。
-実施形態1の特徴(1)-
本実施形態の熱源ユニット(10)において、制御器(101)の冷媒量判断部(103)は、冷凍装置(1)の冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であることを、自動的に判断する。そのため、冷凍装置(1)の据え付けに要する工数を削減できる。また、冷凍装置(1)の冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であるか否かを正確に判断できるため、冷凍装置(1)の能力を確実に発揮させることができる。
-実施形態1の特徴(2)-
冷凍装置(1)の運転中において、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力が比較的低い運転状態では、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が適正量であっても、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度が比較的低くなる場合がある。一方、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が適正量であれば、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力が比較的高い運転状態では、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度も高くなる。
そのため、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力がある程度高いにも拘わらず、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度が低い場合には、レシーバ(15)からガス抜き管(37)を通って高段圧縮機(21)へ向かう液冷媒の量が比較的多くなっており、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であると判断できる。
そこで、本実施形態の冷媒量判断部(103)は、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度だけでなく、高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力と過熱度の両方に基づいて、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であることを判断する。従って、本実施形態によれば、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が適正であるにも拘わらず、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると誤って判断する可能性を低減できる。
-実施形態1の特徴(3)-
冷凍装置(1)の運転中には、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が適正であっても、冷媒量判断部(103)における判断条件(図7のステップST6を参照)が偶発的に成立する可能性がある。そこで、本実施形態の冷媒量判断部(103)は、判断条件の成否の判断を繰り返し行い、経過時間Hが基準時間Hcに達するまでの間に判断条件の成立回数Nが基準回数Ncに達した場合に、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断する。従って、本実施形態によれば、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が適正であるにも拘わらず、冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると誤って判断する可能性が低くなる。
《実施形態2》
実施形態2について説明する。ここでは、本実施形態の冷凍装置(1)について、実施形態1の冷凍装置(1)と異なる点を説明する。
-冷凍装置の構成-
図8に示すように、本実施形態の冷凍装置(1)では、実施形態1の冷却ユニット(60)が省略される。本実施形態の冷凍装置(1)の冷媒回路(6)では、一つの熱源ユニット(10)と、複数の空調ユニット(50)とが、第1液連絡配管(2)及び第2ガス連絡配管(5)によって接続される。
本実施形態の熱源ユニット(10)では、実施形態1の第2低段圧縮機(22)、第2低段吸入管 (22a)、及び第2低段吐出管 (22b)が省略される。本実施形態の圧縮要素(C)は、第1低段圧縮機(23)と高段圧縮機(21)とを備える一方、第2低段圧縮機(22)を備えない。
本実施形態の熱源ユニット(10)は、実施形態1の流路切換機構(30)の代わりに切換弁(80)を備える。この切換弁(80)は、実施形態1の第1切換弁(81)及び第2切換弁(82)と同様に、四方切換弁(150)によって構成される。切換弁(80)は、第1ポートが高段吐出管(21b)に、第2ポートが第1低段吸入管(23a)に、第3ポートが第2室外ガス管(36)に、第4ポートが第1室外ガス管(35)に、それぞれ接続する。
切換弁(80)は、第1状態(図8に実線で示す状態)と第2状態(図8に破線で示す状態)とに切り換わる。第1状態の切換弁(80)では、第1ポートが第3ポートと連通し、且つ第2ポートが第4ポートと連通する。第2状態の切換弁(80)では、第1ポートが第4ポートと連通し、第2ポートが第3ポートと連通する。
-冷凍装置の運転動作-
本実施形態の冷凍装置(1)は、冷房運転と、暖房運転と、デフロスト運転とを行う。
冷房運転では、切換弁(80)が第1状態に設定される。冷房運転中の冷媒回路(6)では、第1低段圧縮機(23)及び高段圧縮機(21)が作動し、室外熱交換器(13)が放熱器(ガスクーラ)として機能し、各空調ユニット(50)の室内熱交換器(54)が蒸発器として機能する。
暖房運転では、切換弁(80)が第2状態に設定される。暖房運転中の冷媒回路(6)では、第1低段圧縮機(23)及び高段圧縮機(21)が作動し、各空調ユニット(50)の室内熱交換器(54)が放熱器(ガスクーラ)として機能し、室外熱交換器(13)が蒸発器として機能する。
デフロスト運転は、室外熱交換器(13)に付着した霜を溶かすための運転である。暖房運転中に室外熱交換器(13)に付着した霜がある程度以上に達すると、冷凍装置(1)は、暖房運転を一時的に休止してデフロスト運転を行う。
デフロスト運転において、冷媒回路(6)では、冷房運転と同様に冷媒が流通する。具体的には、切換弁(80)が第1状態に設定され、室外熱交換器(13)が放熱器(ガスクーラ)として機能する。室外熱交換器(13)に付着した霜は、冷媒によって温められて融解する。
-制御器の動作-
制御器(101)の冷媒量判断部(103)は、実施形態1と同じ動作を行う。従って、本実施形態の冷媒量判断部(103)は、図7に示す動作を行い、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であることを判断する。
《その他の実施形態》
上記実施形態1及び2の冷媒量判断部(103)は、判断条件が所定時間にわたって連続して成立する場合に、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であると判断するように構成されていてもよい。また、本変形例の冷媒量判断部(103)は、判断条件の成否を定期的に判断し、判断条件が連続して成立した回数が所定値に達すると、判断条件が所定時間にわたって連続して成立したとみなして、冷媒回路(6)に充填された冷媒の量が過剰であると判断するように構成されていてもよい。
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。また、明細書および特許請求の範囲の「第1」、「第2」、「第3」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
以上説明したように、本開示は、熱源ユニットおよび冷凍装置について有用である。
1 冷凍装置
10 熱源ユニット
11 室外回路(熱源側回路)
13 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
15 レシーバ
21 高段圧縮機
23 第1低段圧縮機(低段圧縮機)
37 ガス抜き管(ガス抜き通路)
50 空調ユニット(利用側ユニット)
60 冷却ユニット(利用側ユニット)
101 制御器
103 冷媒量判断部(判断部)

Claims (5)

  1. 利用側ユニット(50,60)に接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路(6)を構成する熱源ユニット(10)であって、
    低段圧縮機(23)、高段圧縮機(21)、熱源側熱交換器(13)、及びレシーバ(15)を有する熱源側回路(11)と、
    上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であることを判断する判断部(103)とを備え、
    上記熱源側回路(11)は、上記レシーバ(15)の上部を上記高段圧縮機(21)の吸入口に接続するガス抜き通路(37)を有し、
    上記判断部(103)は、上記高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力および過熱度に基づいて、上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であることを判断する
    熱源ユニット。
  2. 上記判断部(103)は、判断条件が成立した場合に、上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断し、
    上記判断条件は、上記高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の圧力が基準圧力よりも高く、且つ上記高段圧縮機(21)へ吸入される冷媒の過熱度が基準過熱度よりも低い、という条件である
    請求項1に記載の熱源ユニット。
  3. 上記判断部(103)は、上記判断条件の成否の判断を繰り返し行い、所定時間以内に上記判断条件が複数回成立した場合に、上記冷媒回路(6)に充填されている冷媒の量が過剰であると判断する
    請求項2に記載の熱源ユニット。
  4. 上記熱源側回路(11)には、二酸化炭素が冷媒として充填されている
    請求項1から3のいずれか一つに記載の熱源ユニット。
  5. 請求項1から3のいずれか一つに記載の熱源ユニット(10)と、
    上記熱源ユニット(10)に接続される利用側ユニット(50,60)とを備える冷凍装置。
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