WO2016174874A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2016174874A1
WO2016174874A1 PCT/JP2016/002239 JP2016002239W WO2016174874A1 WO 2016174874 A1 WO2016174874 A1 WO 2016174874A1 JP 2016002239 W JP2016002239 W JP 2016002239W WO 2016174874 A1 WO2016174874 A1 WO 2016174874A1
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WO
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refrigerant
heat source
liquid
expansion valve
pipe
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PCT/JP2016/002239
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English (en)
French (fr)
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東 近藤
竹上 雅章
植野 武夫
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/027Condenser control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
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    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2509Economiser valves

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle by circulating refrigerant in a refrigerant circuit.
  • a refrigerant circuit of a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle may be provided with an electromagnetic valve to control the flow of the refrigerant.
  • a general solenoid valve switches between an open state and a closed state by intermittently energizing the solenoid.
  • a solenoid valve may be provided in a pipe through which a high-pressure liquid refrigerant flows.
  • the electromagnetic valve When the electromagnetic valve is closed, the flow of high-pressure liquid refrigerant is blocked by the electromagnetic valve.
  • the solenoid valve When the solenoid valve is opened with a large pressure difference between both sides of the solenoid valve, the liquid refrigerant that is substantially incompressible and has a relatively high density suddenly flows to the downstream side of the solenoid valve. This may cause damage to equipment such as piping and expansion valves.
  • Patent Document 1 discloses that a pipe through which a liquid refrigerant flows is heated by an electric heater in order to suppress a liquid hammer phenomenon caused by opening of an electromagnetic valve.
  • a part of the refrigerant in the pipe is evaporated by heating the pipe with an electric heater, and a rapid increase in pressure in the pipe due to the opening of the solenoid valve causes a compressible gas refrigerant to exist in the pipe. It is mitigated by
  • Patent Document 1 requires an electric heater for heating the piping in order to suppress the liquid hammer phenomenon caused by the opening of the electromagnetic valve. For this reason, the number of parts of the refrigeration apparatus increases, leading to an increase in manufacturing cost. Further, while the solenoid valve is closed, it is necessary to continue heating the pipe with the electric heater, which increases the power consumption of the refrigeration apparatus and may increase the running cost of the refrigeration apparatus.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to suppress a liquid hammer phenomenon caused by opening of a solenoid valve while suppressing an increase in manufacturing cost and running cost of a refrigeration apparatus.
  • the heat source side unit (11) and the plurality of usage side units (12) are connected via the liquid side communication pipe (14) and the gas side communication pipe (15),
  • a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit (20) in which side units (12) are arranged in parallel to each other and performing a refrigeration cycle by circulating refrigerant in the refrigerant circuit (20) is an object.
  • the heat source side unit (11) includes the compressor (31a to 31c), the heat source side heat exchanger (33), and the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (33).
  • each use side unit (12) includes a use side heat exchanger (61) arranged in series A cooling state in which a use side expansion valve (63) and a use side solenoid valve (62) are provided, the use side solenoid valve (62) is opened, and the use side heat exchanger (61) functions as an evaporator; While the use side solenoid valve (62) is closed and the refrigerant flow in the use side heat exchanger (61) is switched to a dormant state, some of the use side units (12) are put into a dormant state.
  • the opening of the heat source side expansion valve (38) is controlled so that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) does not exceed a predetermined upper limit.
  • the heat source side unit (11) and the plurality of usage side units (12) are provided in the refrigerant circuit (20).
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (33) of the heat source side unit (11) flows into the use side unit (12) through the liquid side communication pipe (14).
  • the refrigerant supplied from the liquid side connection pipe (14) expands when passing through the usage side expansion valve (63), and then flows into the usage side heat exchanger (61). And evaporate.
  • a cooling target such as air is cooled by the refrigerant.
  • the refrigerant evaporated in the use side heat exchanger (61) of each use side unit (12) flows into the heat source side unit (11) through the gas side connecting pipe (15), and then the compressors (31a to 31c). ) And compressed.
  • some use side units (12) may be in a dormant state.
  • the compressors (31a to 31c) of the heat source side unit (11) continue to operate.
  • the liquid refrigerant sent from the liquid side communication pipe (14) to the use side unit (12) is present at one end of the closed use side solenoid valve (62).
  • the closed-use use-side solenoid valve (62) has a pressure at one end substantially equal to the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) and the other end.
  • the side pressure is substantially equal to the refrigerant pressure in the gas side communication pipe (15) communicating with the use side heat exchanger (61).
  • the controller (90) of the first aspect performs a pressure control operation.
  • the controller (90) controls the opening degree of the heat source side expansion valve (38) so that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) does not exceed a predetermined upper limit value. Therefore, in a state where the use side unit (12) is in a dormant state, the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) is substantially kept below the upper limit value.
  • the controller (90) is configured such that a part of the use side units (12) is in a dormant state and the refrigerant pressure in the liquid side connection pipe (14) is And the pressure control operation is performed when the refrigerant pressure difference between the gas side communication pipes (15) is equal to or greater than a predetermined upper limit pressure difference.
  • a part of the use side units (12) is in a dormant state during the pressure control operation, and the refrigerant pressure in the liquid side connection pipe (14) and the gas side connection pipe (15) When the refrigerant pressure difference becomes equal to or greater than a predetermined upper limit pressure difference, a pressure control operation is performed.
  • the controller (90) during the pressure control operation is configured such that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) and the gas side communication pipe (15)
  • the opening degree of the heat source side expansion valve (38) is adjusted within a range in which the difference in refrigerant pressure is not less than the lower limit pressure difference smaller than the upper limit pressure difference.
  • the difference between the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side communication pipe (15) during the pressure control operation of the controller (90) is maintained to be equal to or greater than the lower limit pressure difference.
  • the heat source side unit (11) condenses in the heat source side heat exchanger (33) and is condensed with the liquid side communication pipe ( It has a supercooling heat exchanger (34) that cools the liquid refrigerant sent to 14) by exchanging heat with the cooling fluid.
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (33) is cooled by exchanging heat with the cooling fluid in the supercooling heat exchanger (34), and thereafter Supplied to the liquid side communication pipe (14).
  • the heat source side unit (11) includes the supercooling using a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (33) as the cooling fluid. It has a supercooling pipe (54m) to be supplied to the heat exchanger (34) and a supercooling expansion valve (35) provided in the supercooling pipe (54m), and the controller (90) If the difference between the refrigerant pressure in the liquid side connecting pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side connecting pipe (15) becomes less than a predetermined reference pressure difference during the pressure control operation, the supercooling heat exchanger (34) The degree of opening of the supercooling expansion valve (35) is controlled in order to lower the temperature of the liquid refrigerant sent from the liquid to the liquid side communication pipe (14).
  • a part of the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (33) flows into the supercooling pipe (54m).
  • the refrigerant flowing through the supercooling pipe (54m) expands when passing through the supercooling expansion valve (35), and is then supplied to the heat source side heat exchanger (33) as a cooling fluid.
  • the opening degree of the supercooling expansion valve (35) is changed, the temperature of the refrigerant supplied to the supercooling pipe (54m) heat source side heat exchanger (33) as the cooling fluid changes.
  • the supercooling heat The temperature of the liquid refrigerant sent from the exchanger (34) to the liquid side connecting pipe (14) changes.
  • the controller (90) of the fifth aspect when the difference between the refrigerant pressure in the liquid side connection pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side connection pipe (15) becomes less than a predetermined reference pressure difference during the pressure control operation.
  • the degree of opening of the supercooling expansion valve (35) is controlled in order to lower the temperature of the liquid refrigerant sent from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid side communication pipe (14).
  • the temperature of the liquid refrigerant sent from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid side communication pipe (14) decreases, the density of the liquid refrigerant increases.
  • the controller (90) performs a pressure control operation when some of the usage-side units (12) are in a dormant state.
  • the pressure and density of the liquid refrigerant existing on one end side of the use-side solenoid valve (62) in the closed state can be kept low.
  • the phenomenon can be suppressed. Therefore, according to this aspect, the liquid hammer phenomenon can be suppressed without adding a new member to the refrigeration apparatus (10).
  • the liquid hammer phenomenon is suppressed by controlling the opening degree of the heat source side expansion valve (38). For this reason, unlike the conventional case of suppressing the liquid hammer phenomenon using an electric heater, there is almost no increase in power consumption accompanying the suppression of the liquid hammer phenomenon. Therefore, according to this aspect, the liquid hammer phenomenon can be suppressed while avoiding an increase in running cost of the refrigeration apparatus (10).
  • liquid hammer phenomenon caused by the use side solenoid valve (62) switching from the closed state to the open state is caused by the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side communication pipe (15).
  • the controller (90) perform pressure control operation. For this reason, it is possible to cause the controller (90) to execute the pressure control operation in a state where the liquid hammer phenomenon is highly likely to occur.
  • some of the use side units (12) are in a dormant state. In this state, there is a use side unit (12) in a cooled state. In this state, if the difference between the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side communication pipe (15) becomes too small, the usage side expansion valve (63) of the usage side unit (12) in the cooled state ) Passes through the mass flow rate of the refrigerant too much, and there is a possibility that sufficient cooling capacity cannot be obtained in the use-side unit (12) in the cooled state.
  • the difference between the refrigerant pressure in the liquid side connecting pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side connecting pipe (15) during the pressure control operation of the controller (90) is set to the lower limit. It can be kept above the pressure difference. Therefore, according to this aspect, even during the pressure control operation of the controller (90), it is possible to secure the mass flow rate of the refrigerant that passes through the utilization side expansion valve (63) of the utilization side unit (12) in the cooled state. Therefore, sufficient cooling capacity can be obtained in the cooling-use user unit (12).
  • the usage side expansion valve (63) of the usage side unit (12) in the cooled state ) May pass through the mass flow rate of the refrigerant.
  • the controller (90) controls the opening degree of the supercooling expansion valve (35), thereby lowering the temperature of the liquid refrigerant sent from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid side connecting pipe (14). For this reason, the density of the liquid refrigerant sent from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid side connection pipe (14) can be increased, and as a result, the mass flow rate of the refrigerant passing through the use side expansion valve (63) can be reduced. It is possible to suppress the decrease.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating a schematic configuration of the refrigeration apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram showing the refrigeration apparatus during normal operation.
  • FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram illustrating the refrigeration apparatus during the defrost operation.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the main controller.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation performed by the heat source side expansion valve control unit of the main controller.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an operation performed by the supercooling expansion valve control unit of the main controller.
  • Embodiment 1 The first embodiment will be described.
  • the refrigeration apparatus (10) of this embodiment is for cooling the interior space of a refrigerator.
  • the refrigeration apparatus (10) includes a single heat source side unit (11) and a plurality of (two in this embodiment) usage side units (12).
  • the heat source side unit (11) is a so-called outdoor unit and is installed outdoors.
  • the use side unit (12) is a so-called unit cooler and is installed in the refrigerator.
  • the number of usage-side units (12) is merely an example.
  • the heat source side unit (11) is provided with a heat source side circuit (21), a heat source side fan (22), and a main controller (90).
  • each usage side unit (12) is provided with a usage side circuit (23), a usage side fan (24), a drain pan (25), and a usage side controller (99).
  • the heat source side circuit (21) of the heat source side unit (11) and the usage side circuit (23) of each usage side unit (12) are connected to the liquid side communication pipe (14) and the gas side communication pipe (
  • the refrigerant circuit (20) is configured by connecting in 15).
  • the refrigerant circuit (20) performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating the refrigerant.
  • the heat source side circuit (21) is provided with a liquid closing valve (V1) at the liquid side end and a gas closing valve (V2) at the gas side end.
  • the liquid side connection pipe (14) connects the liquid closing valve (V1) of the heat source side circuit (21) to the liquid side end of each use side circuit (23).
  • the gas side communication pipe (15) connects the gas shut-off valve (V2) of the heat source side circuit (21) to the gas side end of each use side circuit (23).
  • the usage side circuits (23) of the usage side units (12) are connected in parallel to each other.
  • the heat source side circuit (21) includes first to third compressors (31a, 31b, 31c), a four-way switching valve (32), a heat source side heat exchanger (33), and a supercooling heat exchanger (34).
  • the heat source side circuit (21) includes a discharge refrigerant pipe (51), an intake refrigerant pipe (52), a heat source side liquid refrigerant pipe (53), an injection pipe (54), and a first connection pipe (55). ), A second connection pipe (56), and an oil return pipe (57).
  • the number of compressors (31a to 31c) provided in the heat source side unit (11) is merely an example.
  • the first to third compressors (31a, 31b, 31c) are all scroll-type hermetic compressors. Each compressor (31a to 31c) is provided with a suction port, an intermediate port, and a discharge port. The compressors (31a to 31c) compress the refrigerant sucked from the suction port, and discharge the compressed refrigerant from the discharge port.
  • the intermediate ports of the compressors (31a to 31c) are ports for introducing the refrigerant into the compression chamber that is being compressed.
  • the capacity of the first compressor (31a) is variable. Electric power is supplied from an inverter (not shown) to the electric motor of the first compressor (31a). When the output frequency of the inverter is changed, the rotational speed of the first compressor (31a) changes, and the operating capacity of the first compressor (31a) changes. On the other hand, the capacity of each of the second compressor (31b) and the third compressor (31c) is fixed. The second compressor (31b) and the third compressor (31c) rotate at a constant rotational speed.
  • the four-way switching valve (32) has a first state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other, It is configured to be switchable to a second state (state indicated by a broken line in FIG. 1) in which the four ports communicate and the second port and the third port communicate.
  • the four-way switching valve (32) has a first port connected to the discharge port of the compressor (31a to 31c) by a discharge refrigerant pipe (51), and a second port connected to the compressor (31a by a suction refrigerant pipe (52). To 31c) intake port.
  • the four-way switching valve (32) has a third port connected to the gas side end of the heat source side heat exchanger (33), and a fourth port connected to the gas closing valve (V2).
  • the discharge refrigerant pipe (51) is composed of the same number (three in this embodiment) of discharge pipes (51a, 51b, 51c) as the compressors (31a to 31c) and one discharge junction pipe (51d). ing.
  • One end of the first discharge pipe (51a) is at the discharge port of the first compressor (31a)
  • one end of the second discharge pipe (51b) is at the discharge port of the second compressor (31b)
  • the third discharge pipe (51c ) Is connected to the discharge port of the third compressor (31c).
  • the other end of each discharge pipe (51a, 51b, 51c) is connected to one end of the discharge junction pipe (51d).
  • the other end of the discharge junction pipe (51d) is connected to the first port of the four-way switching valve (32).
  • the suction refrigerant pipe (52) is composed of the same number (three in this embodiment) of suction pipes (52a, 52b, 52c) as the compressors (31a to 31c) and one suction main pipe (52d). Yes.
  • One end of the first suction pipe (52a) is at the suction port of the first compressor (31a)
  • one end of the second suction pipe (52b) is at the suction port of the second compressor (31b)
  • the third suction pipe (52c ) Is connected to the suction port of the third compressor (31c).
  • the other end of each suction pipe (52a, 52b, 52c) is connected to one end of the suction main pipe (52d).
  • the other end of the suction main pipe (52d) is connected to the second port of the four-way switching valve (32).
  • the heat source side heat exchanger (33) is a cross-fin type fin-and-tube heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant and outdoor air.
  • the liquid source end of the heat source side heat exchanger (33) is connected to the heat source side liquid refrigerant pipe (53), and the gas side end thereof is connected to the third port of the four-way switching valve (32).
  • a heat source side fan (22) for supplying outdoor air to the heat source side heat exchanger (33) is disposed in the vicinity of the heat source side heat exchanger (33).
  • the supercooling heat exchanger (34) is a so-called plate heat exchanger.
  • a plurality of first flow paths (34a) and second flow paths (34b) are formed in the supercooling heat exchanger (34).
  • the supercooling heat exchanger (34) exchanges heat between the refrigerant flowing through the first flow path (34a) and the refrigerant flowing through the second flow path (34b).
  • the heat source side liquid refrigerant pipe (53) is composed of three heat source side liquid pipes (53a, 53b, 53c).
  • the first heat source side liquid pipe (53a) connects the liquid side end of the heat source side heat exchanger (33) and the inlet of the receiver (37).
  • the second heat source side liquid pipe (53b) connects the outlet of the receiver (37) and the inlet of the first flow path (34a) of the supercooling heat exchanger (34).
  • the third heat source side liquid pipe (53c) connects the outlet of the first flow path (34a) of the supercooling heat exchanger (34) and the liquid closing valve (V1).
  • the first heat source side liquid pipe (53a) is provided with a first check valve (CV1).
  • the first check valve (CV1) allows the flow of refrigerant from the heat source side heat exchanger (33) to the receiver (37) and blocks the flow of refrigerant in the reverse direction.
  • the third heat source side liquid pipe (53c) includes a heat source side expansion valve (38) and a second check valve (CV2) in order from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid shut-off valve (V1). Is provided.
  • the heat source side expansion valve (38) is an electric expansion valve with variable opening.
  • the second check valve (CV2) allows the refrigerant flow from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid closing valve (V1) and blocks the reverse refrigerant flow.
  • the injection pipe (54) is composed of two injection main pipes (54m, 54n) and three injection branch pipes (54a, 54b, 54c).
  • first injection main pipe (54m) is connected between the subcooling heat exchanger (34) and the heat source side expansion valve (38) in the third heat source side liquid pipe (53c), and the other end is subcooling heat exchange.
  • the first injection main pipe (54 m) constitutes a supercooling pipe.
  • a supercooling expansion valve (35) is provided in the first injection main pipe (54m).
  • One end of the second injection main pipe (54n) is connected to the outlet of the second flow path (34b) of the supercooling heat exchanger (34).
  • One end of each injection branch pipe (54a, 54b, 54c) is connected to the other end of the second injection main pipe (54n).
  • the other end of the first injection branch pipe (54a) is connected to the intermediate port of the first compressor (31a), and the other end of the second injection branch pipe (54b) is connected to the intermediate port of the second compressor (31b).
  • the other end of the injection branch pipe (54c) is connected to the intermediate port of the third compressor (31c).
  • Each injection branch pipe (54a to 54c) is provided with one intermediate expansion valve (36a, 36b, 36c).
  • Each of the intermediate expansion valves (36a to 36c) is an electric expansion valve having a variable opening.
  • the first connection pipe (55) is connected between the second check valve (CV2) and the liquid closing valve (V1) in the third heat source side liquid pipe (53c), and the other end is connected to the first heat source side liquid.
  • the pipe (53a) is connected between the first check valve (CV1) and the receiver (37).
  • the first connection pipe (55) is provided with a third check valve (CV3).
  • the third check valve (CV3) allows the flow of refrigerant from one end of the first connection pipe (55) to the other end and blocks the flow of refrigerant in the reverse direction.
  • the second connection pipe (56) is connected between the heat source side expansion valve (38) and the second check valve (CV2) in the third heat source side liquid pipe (53c), and the other end is connected to the first heat source side. It is connected between the heat source side heat exchanger (33) and the first check valve (CV1) in the liquid pipe (53a).
  • the second connection pipe (56) is provided with a fourth check valve (CV4).
  • the fourth check valve (CV4) allows a refrigerant flow from one end of the second connection pipe (56) to the other end, and blocks a reverse refrigerant flow.
  • the oil separator (41) is provided in the discharge junction pipe (51d) of the discharge refrigerant pipe (51). From the compressors (31a to 31c), a gas refrigerant containing mist-like refrigerating machine oil is discharged. The oil separator (41) separates the refrigerating machine oil from the refrigerant discharged from the compressors (31a to 31c).
  • Oil return pipe (57) is a pipe for returning the refrigeration oil from the oil separator (41) to the compressors (31a to 31c). One end of the oil return pipe (57) is connected to the oil separator (41), and the other end is connected to the second injection main pipe (54n).
  • the oil return pipe (57) is provided with a capillary tube (42).
  • the heat source side circuit (21) is provided with a plurality of temperature sensors (81a, 81b, 81c, 82) and a plurality of pressure sensors (85, 86, 87).
  • Each discharge pipe (51a, 51b, 51c) of the discharge refrigerant pipe (51) is provided with one discharge refrigerant temperature sensor (81a, 81b, 81c).
  • the first discharge refrigerant temperature sensor (81a) is attached to the first discharge pipe (51a), and measures the temperature of the refrigerant discharged from the first compressor (31a).
  • the second discharge refrigerant temperature sensor (81b) is attached to the second discharge pipe (51b) and measures the temperature of the refrigerant discharged from the second compressor (31b).
  • the third discharge refrigerant temperature sensor (81c) is attached to the third discharge pipe (51c) and measures the temperature of the refrigerant discharged from the third compressor (31c).
  • the liquid refrigerant temperature sensor (82) is provided in the heat source side liquid refrigerant pipe (53).
  • the liquid refrigerant temperature sensor (82) is attached to the third heat source side liquid pipe (53c) and measures the temperature of the refrigerant flowing through the third heat source side liquid pipe (53c).
  • the discharge pressure sensor (85) is connected to the discharge junction pipe (51d) of the discharge refrigerant pipe (51), and measures the pressure of the refrigerant discharged from the compressors (31a to 31c).
  • the suction pressure sensor (86) is connected to the suction main pipe (52d) of the suction refrigerant pipe (52) and measures the pressure of the refrigerant sucked into the compressors (31a to 31c).
  • the liquid refrigerant pressure sensor (87) is connected to the third heat source side liquid pipe (53c) of the heat source side liquid refrigerant pipe (53), and measures the pressure of the refrigerant flowing through the third heat source side liquid pipe (53c).
  • Each usage side circuit (23) has a usage side heat exchanger (61), a drain pan heater (71b), a usage side solenoid valve (62), and a usage side expansion valve (63). Yes.
  • Each use side circuit (23) is provided with one use side liquid refrigerant pipe (71) and one use side gas refrigerant pipe (72).
  • the use side heat exchanger (61) is a cross-fin fin-and-tube heat exchanger, and exchanges heat between the refrigerant and the internal air.
  • chamber to the utilization side heat exchanger (61) is arrange
  • the drain pan heater (71b) is constituted by a pipe provided in the drain pan (25) disposed below the use side heat exchanger (61).
  • the drain pan heater (71b) is for warming the drain pan (25) to prevent the drain water from freezing.
  • the use side liquid refrigerant pipe (71) is composed of a first use side liquid pipe (71a) and a second use side liquid pipe (71c).
  • the first usage-side liquid pipe (71a) has one end connected to the liquid-side connecting pipe (14) and the other end connected to one end of the drain pan heater (71b).
  • One end of the first usage side liquid pipe (71a) constitutes the liquid side end of the usage side circuit (23).
  • the second usage side liquid pipe (71c) has one end connected to the other end of the drain pan heater (71b) and the other end connected to the liquid side end of the usage side heat exchanger (61).
  • the use side gas refrigerant pipe (72) has one end connected to the gas side end of the use side heat exchanger (61) and the other end connected to the gas side connecting pipe (15).
  • the other end of the use side gas refrigerant pipe (72) constitutes the gas side end of the use side circuit (23).
  • the use side solenoid valve (62) and the use side expansion valve (63) are provided in the second use side liquid pipe (71c) of the use side liquid refrigerant pipe (71).
  • the usage side expansion valve (63) is disposed between the usage side electromagnetic valve (62) and the usage side heat exchanger (61).
  • the user side solenoid valve (62) switches between an open state and a closed state by intermittently energizing the solenoid.
  • the use side unit (12) When the use side solenoid valve (62) is in the open state, the use side unit (12) is in a cooling state in which the use side heat exchanger (61) functions as an evaporator to cool the internal air.
  • the use side solenoid valve (62) When the use side solenoid valve (62) is in the closed state, the use side unit (12) is in a dormant state in which the refrigerant flow in the use side heat exchanger (61) is blocked.
  • the user side expansion valve (63) is an external pressure equalizing type temperature automatic expansion valve.
  • the temperature sensing cylinder (63a) of the use side expansion valve (63) is attached in the vicinity of one end of the use side gas refrigerant pipe (72) (the end on the use side heat exchanger (61) side).
  • the pressure equalizing pipe (63b) of the use side expansion valve (63) is connected to the vicinity of one end of the use side gas refrigerant pipe (72).
  • the main controller (90) of the heat source side unit (11) includes a compressor controller (91), an intermediate expansion valve controller (92), and a supercooled expansion valve controller (93). And a heat source side expansion valve control section (94).
  • the main controller (90) receives the temperature sensors (81a, 81b, 81c, 82) and the pressure sensors (85, 86, 87) provided in the heat source side unit (11). Further, a thermo-off signal is input to the main controller (90) from the use side controller (99) of each use side unit (12). Control operations performed by the main controller (90) will be described later.
  • each use side unit (12) is provided with an intake air temperature sensor.
  • the intake air temperature sensor measures the temperature of the internal air before passing through the use side heat exchanger (61).
  • the measured value of this intake air temperature sensor is input to the use side controller (99).
  • the use side controller (99) opens and closes the use side solenoid valve (62) based on the measured value of the intake air temperature sensor.
  • the use side controller (99) outputs a thermo-off signal when closing the use side solenoid valve (62). The operation performed by the use side controller (99) will be described later.
  • the four-way switching valve (32) is set to the first state.
  • the supercooling expansion valve (35), the intermediate expansion valves (36a, 36b, 36c), and the heat source side expansion valve (38) are controlled by the main controller (90). The operation of the main controller (90) will be described later.
  • the use side solenoid valve (62) of each use side unit (12) is set to an open state.
  • the refrigerant discharged from the compressors (31a to 31c) passes through the oil separator (41) in the discharge refrigerant pipe (51), and then passes through the four-way switching valve (32) to the heat source side heat exchanger (33). In the heat source side heat exchanger (33), it dissipates heat to the outdoor air and condenses.
  • the refrigerant (high-pressure refrigerant) flowing out from the heat source side heat exchanger (33) passes through the first heat source side liquid pipe (53a), the receiver (37), and the second heat source side liquid pipe (53b) in this order, and is supercooled.
  • the refrigerant flows into the first flow path (34a) of the heat exchanger (34) and is cooled by the refrigerant flowing through the second flow path (34b) of the supercooling heat exchanger (34).
  • the remainder passes through the heat source side expansion valve (38) and the liquid closing valve (V1) in this order, and then flows into the liquid side connection pipe (14).
  • the refrigerant flowing into the liquid side communication pipe (14) is distributed to the usage side circuit (23) of each usage side unit (12).
  • each usage side circuit (23) the refrigerant flowing into the first usage side liquid pipe (71a) passes through the drain pan heater (71b) and then passes through the second usage side liquid pipe (71c) to the usage side solenoid valve (62 ).
  • the refrigerant that has passed through the use-side electromagnetic valve (62) expands into a gas-liquid two-phase state when passing through the use-side expansion valve (63), and then flows into the use-side heat exchanger (61).
  • the use side heat exchanger (61) the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the inside air and evaporates, and the inside air is cooled.
  • the use side unit (12) sends the internal air cooled by the use side heat exchanger (61) back to the internal space.
  • the refrigerant evaporated in the use side heat exchanger (61) flows into the gas side communication pipe (15) through the use side gas refrigerant pipe (72).
  • the refrigerant that flows into the gas side communication pipe (15) from each use side circuit (23) flows into the heat source side circuit (21) after merging, and passes through the gas shut-off valve (V2) and the four-way switching valve (32) in order. Later, the refrigerant is sucked into the compressors (31a to 31c) through the suction refrigerant pipe (52).
  • the refrigerant that has flowed into the first injection main pipe (54m) expands into a gas-liquid two-phase state when passing through the supercooling expansion valve (35), and then enters the second phase of the supercooling heat exchanger (34).
  • the refrigerant flows into the channel (34b), absorbs heat from the refrigerant (high-pressure refrigerant) flowing through the first channel (34a) of the supercooling heat exchanger (34), and evaporates.
  • the refrigerant that has flowed into the second injection main pipe (54n) from the second flow path (34b) of the supercooling heat exchanger (34) is introduced into the intermediate ports of the compressors (31a to 31c).
  • the defrost operation is performed when a predetermined condition (for example, a condition that the duration of the normal operation has reached a predetermined time) is satisfied during the normal operation.
  • a predetermined condition for example, a condition that the duration of the normal operation has reached a predetermined time
  • a refrigeration cycle is performed by circulating the refrigerant, the use side heat exchanger (61) functions as a condenser, and the heat source side heat exchanger (33) serves as an evaporator. Function.
  • the four-way selector valve (32) is set to the second state.
  • the supercooling expansion valve (35), the intermediate expansion valves (36a, 36b, 36c), and the heat source side expansion valve (38) are controlled by the main controller (90).
  • the use side solenoid valve (62) is set in an open state, and the use side fan (24) is in a stopped state.
  • the refrigerant discharged from the compressor (31a to 31c) passes through the four-way selector valve (32) and then flows into the gas side communication pipe (15) and is distributed to the usage side circuit (23) of each usage side unit (12). Is done.
  • the refrigerant distributed to each use side circuit (23) flows into the use side heat exchanger (61), dissipates heat and condenses.
  • the frost adhering to the use side heat exchanger (61) is heated and melted by the refrigerant.
  • the refrigerant flowing into the heat source side circuit (21) sequentially passes through the liquid closing valve (V1), the first connection pipe (55), and the receiver (37), and then the first of the supercooling heat exchanger (34). It flows into the channel (34a).
  • the refrigerant that has flowed into the heat source side expansion valve (38) expands into a gas-liquid two-phase state when passing through the heat source side expansion valve (38), and then flows into the heat source side heat exchanger (33). It absorbs heat from the air and evaporates.
  • the refrigerant evaporated in the heat source side heat exchanger (33) flows into the intake refrigerant pipe (52) after passing through the four-way switching valve (32), and is then sucked into the compressors (31a to 31c).
  • the refrigerant flowing into the first injection main pipe (54m) passes through the second flow path (34b) of the supercooling heat exchanger (34) and then flows into the second injection main pipe (54n), and then each compressor. It is introduced to the intermediate port (31a-31c).
  • the usage-side controller (99) opens and closes the usage-side electromagnetic valve (62) based on the measured value of the intake air temperature sensor. The operation of the use side controller (99) will be described.
  • the use-side controller (99) has a use-side solenoid valve (62) such that the measured value Tr of the intake air temperature sensor is in the range of the internal set temperature Tr_set ⁇ 1 ° C. (ie, Tr_set-1 ⁇ Tr ⁇ Tr_set + 1). ).
  • the use side solenoid valve (62) is in an open state.
  • the use side unit (12) In a state where the use side solenoid valve (62) is open, the use side unit (12) is in a cooled state. That is, the refrigerant flows into the use side heat exchanger (61) and evaporates, and the internal air is cooled in the use side heat exchanger (61).
  • the temperature in the cabinet that is, the measured value Tr of the intake air temperature sensor
  • Tr_set-1 that is, Tr ⁇ Tr_set-1
  • the use side controller (99) closes the use side solenoid valve (62) from the open state. Switch to state.
  • the usage-side controller (99) When the usage-side controller (99) switches the usage-side solenoid valve (62) from the open state to the closed state, the usage-side controller (99) generates a thermo-off signal indicating that the usage-side unit (12) has entered the dormant state. ).
  • the use side unit (12) In the state where the use side solenoid valve (62) is closed, the use side unit (12) is in a dormant state. That is, the refrigerant flow in the use side heat exchanger (61) is blocked, and the internal air is not cooled in the use side heat exchanger (61).
  • the temperature in the cabinet that is, the measured value Tr of the intake air temperature sensor
  • Tr_set + 1 that is, Tr_set + 1 ⁇ Tr
  • the use side controller (99) switches the use side solenoid valve (62) from the closed state to the open state.
  • the main controller (90) includes the compressor control unit (91), the intermediate expansion valve control unit (92), the supercooling expansion valve control unit (93), and the heat source side expansion valve control unit ( 94).
  • the main controller (90) also operates the four-way switching valve (32) for switching between normal operation and defrost operation, and controls the rotational speed of the heat source side fan (22).
  • the compressor control unit (91) adjusts the operating capacity of the first compressor (31a) and switches between operation and stop of the second compressor (31b) and the third compressor (31c).
  • the measurement value in (86) is set to a predetermined target pressure.
  • the compressor control unit (91) performs an operation of increasing the operating capacity of the compressors (31a to 31c). That is, in this case, the compressor controller (91) gradually increases the output frequency of the inverter to increase the operating capacity of the first compressor (31a), and the second compressor (31b) and the third compressor. (31c) The operation of starting the stopped one is performed.
  • the compressor control unit (91) performs an operation of reducing the operating capacity of the compressors (31a to 31c). That is, in this case, the compressor control unit (91) gradually decreases the output frequency of the inverter to reduce the operating capacity of the first compressor (31a), and the second compressor (31b) and the third compressor. (31c) The operation
  • the intermediate expansion valve control unit (92) adjusts the opening degree of each intermediate expansion valve (36a to 36c).
  • the intermediate expansion valve controller (92) adjusts the opening of the first intermediate expansion valve (36a) based on the measured values of the first discharge refrigerant temperature sensor (81a) and the discharge pressure sensor (85),
  • the opening degree of the second intermediate expansion valve (36b) is adjusted based on the measured values of the discharge refrigerant temperature sensor (81b) and the discharge pressure sensor (85), and the third discharge refrigerant temperature sensor (81c) and the discharge pressure sensor (85 ) To adjust the opening of the third intermediate expansion valve (36c).
  • the intermediate expansion valve control unit (92) adjusts the opening degree of the first intermediate expansion valve (36a)
  • the intermediate expansion valve control unit (92) performs the same opening degree adjusting operation on the second intermediate expansion valve (36b) and the third intermediate expansion valve (36c).
  • the intermediate expansion valve control unit (92) reduces the measured value of the first discharged refrigerant temperature sensor (81a) The operation of increasing the opening of the first intermediate expansion valve (36a) is performed.
  • the intermediate expansion valve control unit (92) determines the degree of superheat of the refrigerant discharged from the first compressor (31a). Is adjusted to an opening degree of the first intermediate expansion valve (36a) so that a predetermined target discharge superheat degree is obtained. Specifically, the intermediate expansion valve control unit (92) determines the superheat degree of the refrigerant discharged from the first compressor (31a), the measured value of the first discharge refrigerant temperature sensor (81a), and the discharge pressure sensor (85). It calculates using the measured value of.
  • the intermediate expansion valve controller (92) increases the opening of the first intermediate expansion valve (36a) when the calculated superheat value exceeds the target discharge superheat value, and the calculated superheat value is the target discharge value. When the degree of superheat is lower, the opening degree of the first intermediate expansion valve (36a) is reduced.
  • the intermediate expansion valve controller (92) adjusts the opening of the intermediate expansion valve (36a to 36c) when the compressor (31a to 31c) corresponding to the intermediate expansion valve (36a to 36c) is operating.
  • the intermediate expansion valves (36a to 36c) are held in a fully closed state. That is, the intermediate expansion valve control unit (92) adjusts the opening of the second intermediate expansion valve (36b) during operation of the second compressor (31b), and adjusts the opening of the second compressor (31b) while the second compressor (31b) is stopped. 2 Hold the intermediate expansion valve (36b) in a fully closed state.
  • the intermediate expansion valve control unit (92) adjusts the opening of the third intermediate expansion valve (36c) during operation of the third compressor (31c), and adjusts the opening of the third compressor (31c) while the third compressor (31c) is stopped. 3 Hold the intermediate expansion valve (36c) in the fully closed state.
  • the supercooling expansion valve controller (93) opens the supercooling expansion valve (35) according to the temperature of the liquid refrigerant sent from the heat source side unit (11) to the liquid side communication pipe (14) during normal operation. Adjust. The temperature of the liquid refrigerant sent out from the heat source side unit (11) to the liquid side communication pipe (14) during normal operation is substantially equal to the measured value of the liquid refrigerant temperature sensor (82). Therefore, the supercooling expansion valve controller (93) opens the supercooling expansion valve (35) so that the measured value of the liquid refrigerant temperature sensor (82) becomes a predetermined target liquid refrigerant temperature (for example, 20 ° C.). Adjust the degree. When the normal operation is being performed and the heat source side expansion valve (38) is fully open, the degree of supercooling of the liquid refrigerant sent from the heat source side unit (11) to the liquid side connection pipe (14) is approximately 0. It will be about -20 ° C.
  • the supercooling expansion valve controller (93) reduces the degree of opening of the supercooling expansion valve (35) and The temperature of the refrigerant sent from the cooling expansion valve (35) to the second flow path (34b) of the supercooling heat exchanger (34) is lowered.
  • the supercooling expansion valve control unit (93) increases the degree of opening of the supercooling expansion valve (35) and performs supercooling expansion. The temperature of the refrigerant sent from the valve (35) to the second flow path (34b) of the supercooling heat exchanger (34) is increased.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) performs liquid hammer avoidance control. Liquid hammer avoidance control is performed on the heat source side expansion valve (38) to suppress the liquid hammer phenomenon caused by the use side solenoid valve (62) of the use side unit (12) switching from the closed state to the open state. This is an operation for controlling the opening degree.
  • the liquid hammer avoidance control performed by the heat source side expansion valve control unit (94) will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • step ST1 the heat source side expansion valve control unit (94) determines whether or not the refrigeration apparatus (10) is in normal operation. If the refrigeration apparatus (10) is in normal operation, the heat source side expansion valve control unit (94) proceeds to step ST2 and continues the liquid hammer avoidance control. On the other hand, if the refrigeration apparatus (10) is not in a normal operation (that is, in a defrost operation or in a standby state in which all the compressors (31a to 31c) are stopped), the liquid hammer avoidance control is terminated. .
  • step ST2 the heat source side expansion valve control unit (94) reads the measured value HP of the discharge pressure sensor (85) and the measured value LP of the suction pressure sensor (86).
  • the heat source side expansion valve control unit (94) determines whether or not there is a dormant use side unit (12). As described above, when the use side solenoid valve (62) is switched from the open state to the closed state and the use side unit (12) enters the resting state, the use side controller ( 99) outputs, to the main controller (90), a thermo-off signal indicating that the usage-side unit (12) has entered a dormant state. Therefore, the heat source side expansion valve control unit (94) determines whether or not a thermo-off signal has been received from some of the usage side units (12).
  • thermo-off signal is not output from all the usage-side units (12) during normal operation, it can be determined that all the usage-side units (12) are in the cooled state. In this case, since the use side solenoid valve (62) is open in all the use side units (12), the liquid hammer phenomenon caused by the use side solenoid valve (62) switching from the closed state to the open state is Does not occur.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) moves to step ST5 and performs the opening degree holding operation. For example, when the heat source side expansion valve (38) is not in the fully open state, the heat source side expansion valve control unit (94) expands the opening of the heat source side expansion valve (38) to fully open, and the heat source side expansion valve (38). Is kept fully open. When the heat source side expansion valve (38) is already fully opened, the heat source side expansion valve control unit (94) continues to hold the heat source side expansion valve (38) in the fully open state. When step ST5 ends, the heat source side expansion valve control unit (94) once ends the liquid hammer avoidance control.
  • thermo-off signal is received from some of the usage-side units (12)
  • the usage-side solenoid valve (62) of the usage-side unit (12) that has output the thermo-off signal is closed. Accordingly, if no measures are taken, a liquid hammer phenomenon may occur when the use side solenoid valve (62) is opened. However, if the difference (HP-LP) between the measured value HP of the discharge pressure sensor (85) and the measured value LP of the suction pressure sensor (86) is sufficiently small, the liquid hammer phenomenon will occur when the use side solenoid valve (62) opens. Does not occur.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) moves to step ST4.
  • the heat source side expansion valve controller (94) determines that the difference (HP ⁇ LP) between the measured value HP of the discharge pressure sensor (85) and the measured value LP of the suction pressure sensor (86) is a predetermined upper limit pressure difference ⁇ Pmax. It is determined whether or not (for example, 2 MPa) or more.
  • the heat source side expansion valve control section (94) performs the pressure control operation from the subsequent step ST6 to step ST8.
  • the opening degree of the heat source side expansion valve (38) is reduced from the fully opened state, and the pressure of the refrigerant flowing through the liquid side connection pipe (14) is changed to the condensation pressure of the refrigerant in the heat source side heat exchanger (33).
  • This pressure control operation is also an operation for controlling the opening degree of the heat source side expansion valve (38) so that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) does not exceed a predetermined upper limit value.
  • step ST6 the heat source side expansion valve control section (94) reads the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) and the measured value TL of the liquid refrigerant temperature sensor (82).
  • the heat source side expansion valve control unit (94) determines a target pressure Ps_t that is a target value of the pressure of the refrigerant flowing through the liquid side communication pipe (14).
  • This target pressure Ps_t is the upper limit value of the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) in the pressure control operation.
  • the pressure value Ps_2 is a pressure value at which the saturation temperature becomes (TL + SC_t), and is calculated based on the physical properties of the refrigerant charged in the refrigerant circuit (20).
  • the heat source side expansion valve control unit (94) sets the larger one of the calculated Ps_1 and Ps_2 to the value of the target pressure Ps_t. That is, the heat source side expansion valve control unit (94) determines that the difference (Ps ⁇ LP) between the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) and the measured value LP of the suction pressure sensor (86) is not less than the lower limit pressure difference ⁇ Pmin.
  • the value of the target pressure Ps_t is set so that the degree of supercooling of the liquid refrigerant sent from the heat source side unit (11) to the liquid side connecting pipe (14) becomes the target degree of supercooling SC_t.
  • (Ps ⁇ LP) is substantially equal to the difference between the pressure of the refrigerant flowing through the liquid side connecting pipe (14) and the pressure of the refrigerant flowing through the gas side connecting pipe (15).
  • the heat source side expansion valve control unit (94) adjusts the opening of the heat source side expansion valve (38) so that the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) becomes the target pressure Ps_t. Specifically, when the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) exceeds the target pressure Ps_t, the heat source side expansion valve control unit (94) reduces the opening of the heat source side expansion valve (38). On the other hand, when the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) is lower than the target pressure Ps_t, the heat source side expansion valve control unit (94) increases the opening degree of the heat source side expansion valve (38). As described above, the heat source side expansion valve control section (94) performs the pressure control operation, whereby the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) is substantially maintained at the target pressure Ps_t.
  • the target supercooling degree SC_t is “the liquid refrigerant that was sent from the heat source side unit (11) to the liquid side connection pipe (14) immediately before the heat source side expansion valve control unit (94) starts the pressure control operation. Is set to a value lower than the degree of supercooling.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) determines that the degree of supercooling of the liquid refrigerant supplied to the liquid side connection pipe (14) by the heat source side unit (11) is the heat source side unit (11) during the opening degree holding operation. Adjusts the opening degree of the heat source side expansion valve (38) so that the predetermined target subcooling degree SC_t is smaller than the supercooling degree of the liquid refrigerant supplied to the liquid side communication pipe (14). For this reason, the opening degree of the heat source side expansion valve (38) is smaller than that in the fully opened state when the heat source side expansion valve control unit (94) performs the pressure control operation.
  • the liquid side communication pipe ( The pressure of the refrigerant supplied to the use side unit (12) through 14) is lower than that in the case where the heat source side expansion valve (38) is fully opened.
  • the pressure difference between the one end side and the other end side of the closed use side solenoid valve (62) becomes small.
  • the density of the refrigerant supplied from the liquid side connecting pipe (14) to the use side unit (12) decreases.
  • the liquid hammer phenomenon caused by the use-side solenoid valve (62) of the use-side unit (12) switching from the closed state to the open state is caused by the one end side of the use-side solenoid valve (62) in the closed state.
  • the greater the pressure difference on the other end side the more likely it is to occur, and the greater the density of refrigerant supplied from the liquid side connecting pipe (14) to the use side unit (12), the more likely it is.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) there is a dormant use side unit (12) in which the use side solenoid valve (62) is closed, and (HP ⁇ LP) is the upper limit pressure difference ⁇ Pmax.
  • pressure control operation is performed and the opening degree of the heat source side expansion valve (38) is reduced rather than a full open state.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) determines that all use side units (12) are in a cooling state during the pressure control operation, and (HP-LP) is less than the upper limit pressure difference ⁇ Pmax during the pressure control operation. If either one of the conditions is satisfied, the pressure control operation is terminated and the opening degree holding operation is performed.
  • some use-side units (12) are in a dormant state, and the difference between the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side communication pipe (15) (
  • the heat source side expansion valve control unit (94) of the main controller (90) performs pressure control operation to reduce the opening of the heat source side expansion valve (38). Make it smaller than during opening hold operation.
  • the pressure and density of the liquid refrigerant present on one end side of the closed use side solenoid valve (62) are such that the heat source side expansion valve (38) remains fully open. It becomes lower than the case where it is. That is, in the use side unit (12) in the dormant state, the pressures at the one end side and the other end side of the use side solenoid valve (62) in the closed state compared to the state in which the heat source side expansion valve (38) is held in the fully open state. A difference becomes small and the density of the liquid refrigerant which exists in the one end side of the utilization side solenoid valve (62) of a closed state becomes small.
  • the liquid resulting from the use side solenoid valve (62) switching from the closed state to the open state can be suppressed. Therefore, according to the present embodiment, the liquid hammer phenomenon can be suppressed without adding a new member to the refrigeration apparatus (10).
  • the liquid hammer phenomenon is suppressed by controlling the opening degree of the heat source side expansion valve (38). For this reason, unlike the conventional case of suppressing the liquid hammer phenomenon using an electric heater, there is almost no increase in power consumption accompanying the suppression of the liquid hammer phenomenon. Therefore, according to the present embodiment, the liquid hammer phenomenon can be suppressed while avoiding an increase in running cost of the refrigeration apparatus (10).
  • a part of the use side units (12) are in a dormant state.
  • this state there is a use side unit (12) in a cooled state.
  • the usage side expansion valve (63) of the usage side unit (12) in the cooled state Passes through the refrigerant too much, and there is a possibility that sufficient cooling capacity may not be obtained in the use-side unit (12) in the cooled state.
  • the difference between the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) and the refrigerant pressure in the gas side communication pipe (15) during the pressure control operation of the heat source side expansion valve control unit (94) ( Ps ⁇ LP) can be kept at the lower limit pressure difference ⁇ Pmin or more. Therefore, according to this embodiment, even during the pressure control operation of the heat source side expansion valve control unit (94), the flow rate of the refrigerant passing through the usage side expansion valve (63) of the usage side unit (12) in the cooled state is reduced. It can be ensured, and sufficient cooling capacity can be obtained in the use-side unit (12) in the cooled state.
  • the refrigerant introduced from the liquid side connection pipe (14) to the usage side unit (12) enters a gas-liquid two-phase state
  • the refrigerant in the gas-liquid two-phase state passes through the usage-side expansion valve (63). Therefore, there is a possibility that a sufficient flow rate of the refrigerant passing through the use side expansion valve (63) cannot be secured. As a result, there is a possibility that sufficient cooling capacity cannot be obtained in the use side heat exchanger (61).
  • the heat source side expansion valve control unit (94) during the pressure control operation is a liquid supplied from the heat source side unit (11) to the liquid side connection pipe (14) during the pressure control operation.
  • the opening degree of the heat source side expansion valve (38) is adjusted so that the supercooling degree of the refrigerant becomes the target supercooling degree SC_t. For this reason, it is possible to reliably supply the liquid single-phase refrigerant from the liquid side connection pipe (14) to the use side unit (12) that is in the cooled state during the pressure control operation of the controller (90). it can.
  • liquid single-phase refrigerant is reliably supplied from the liquid side communication pipe (14) to the usage side unit (12) whose usage side solenoid valve (62) is switched from the closed state to the open state. Can do. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to sufficiently secure the flow rate of the refrigerant that passes through the use side expansion valve (63) of the use side unit (12) in the cooled state, which is sufficient for the use side heat exchanger (61). It becomes possible to exhibit the cooling capacity.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) of the main controller (90) of the present embodiment is configured to perform the operation of keeping the heat source side expansion valve (38) in the fully open state as the opening degree maintaining operation. Has been.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) is configured to perform an operation for maintaining the opening degree of the heat source side expansion valve (38) at a constant opening degree that is almost fully open as an opening degree holding operation. May be.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) of the main controller (90) of the present embodiment is configured so that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) becomes the target pressure Ps_t ( The operation of adjusting the opening in 38) is performed as a pressure control operation.
  • the heat source side expansion valve control section (94) adjusts the opening of the heat source side expansion valve (38) so that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) is equal to or lower than the target pressure Ps_t.
  • the pressure control operation may be performed.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) of the present modification does not increase the opening degree of the heat source side expansion valve (38). Hold on.
  • Embodiment 2 will be described.
  • the refrigeration apparatus (10) of the present embodiment is obtained by changing the operation performed by the heat source side expansion valve control unit (94) in the main controller (90) of the first embodiment.
  • the operation performed by the heat source side expansion valve control unit (94) of the present embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) of the present embodiment is configured to perform a normal pressure control operation.
  • the normal pressure control operation is also an operation for controlling the opening degree of the heat source side expansion valve (38) so that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) is equal to or lower than a predetermined upper limit liquid pressure.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) performs a normal time pressure control operation instead of the opening degree holding operation when no thermo-off signal is received from any user side unit (12).
  • the heat source side expansion valve control unit (94) performs an operation for controlling the opening degree of the heat source side expansion valve (38) so that the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) is equal to or lower than a predetermined upper limit value. Performed as a pressure control operation. Specifically, when the measured value HP of the discharge pressure sensor (85) exceeds the upper limit hydraulic pressure, the heat source side expansion valve control unit (94) indicates that the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) is higher than the upper limit hydraulic pressure. The opening degree of the heat source side expansion valve (38) is reduced so as to be as follows. As a result, the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) is kept below the upper limit liquid pressure.
  • a new refrigeration apparatus (10) may be installed using the existing communication pipes (14, 15) constituting the refrigeration apparatus before the update.
  • the refrigerant used by the refrigeration apparatus before and after the update is different (for example, when the refrigeration apparatus before the update uses R22 and the new refrigeration apparatus (10) after the update uses R410A).
  • the upper limit value of the high pressure of the refrigeration cycle performed by the refrigeration apparatus may be higher in the updated refrigeration apparatus (10) than in the refrigeration apparatus before the update. In such a case, the upper limit value of the high pressure of the refrigeration cycle performed by the updated new refrigeration apparatus (10) may exceed the allowable pressure of the existing liquid side communication pipe (14).
  • the refrigeration apparatus (10) of the present embodiment performs a normal pressure control operation in order to keep the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) below the allowable pressure even in such a case. Therefore, the upper limit hydraulic pressure in the normal pressure control operation is set to a value equal to or lower than the allowable pressure of the liquid side communication pipe (14).
  • the pressure control operation performed by the heat source side expansion valve control unit (94) is different from that in the first embodiment.
  • the pressure control operation performed by the heat source side expansion valve control unit (94) will be described with respect to differences from the first embodiment.
  • the pressure control operation performed by the heat source side expansion valve control unit (94) of the present embodiment is different from that of the first embodiment in the operation in step ST7 of FIG.
  • the heat source side expansion valve control unit (94) of the present embodiment compares “the larger of the pressure value Ps_1 and the pressure value Ps_2” with the “preliminarily stored upper limit hydraulic pressure” The lower of the two is set as the value of the target pressure Ps_t. That is, the heat source side expansion valve control unit (94) of the present embodiment sets the target pressure Ps_t so that the refrigerant pressure in the liquid side communication pipe (14) is always kept below the upper limit liquid pressure even during the pressure control operation. Set.
  • the supercooling expansion valve controller (93) of the main controller (90) may be configured to perform a flow rate holding operation described below.
  • the operation performed by the supercooling expansion valve control unit (93) of this modification will be described with respect to differences from the first embodiment.
  • the flow rate maintaining operation is performed when the heat source side expansion valve control unit (94) is performing pressure control operation (that is, when some of the use side units (12) are in a dormant state). Even if the difference between the refrigerant pressure in 14) and the refrigerant pressure in the gas side communication pipe (15) is less than the predetermined reference pressure difference (10 MPa in this modification), the cooling state is used from the liquid side communication pipe (14). This is an operation for securing the mass flow rate of the refrigerant supplied to the side unit (12).
  • the supercooling expansion valve controller (93) of the present embodiment controls the supercooling expansion valve (35) to lower the temperature of the liquid refrigerant sent from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid side communication pipe (14). The operation for controlling the opening is performed as a flow rate holding operation.
  • the supercooling expansion valve controller (93) controls the opening degree of the supercooling expansion valve (35) so that the measured value TL of the liquid refrigerant temperature sensor (82) becomes the target liquid refrigerant temperature. . Then, during the flow rate holding operation, the supercooling expansion valve control unit (93) sets the target liquid refrigerant temperature T_t as described below.
  • the supercooling expansion valve control unit (93) includes the measured value of the liquid refrigerant pressure sensor (87), the measured value of the suction pressure sensor (86), and the usage side of the usage side unit (12) in the cooled state.
  • the opening degree of the expansion valve (63) is read every X seconds (for example, 5 seconds).
  • the supercooling expansion valve control unit (93) uses the current measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) and the measured value LP of the current suction pressure sensor (86) to (Ps It is determined whether the value of (LP) is less than the reference pressure difference.
  • the supercooling expansion valve control unit (93) determines that the mass flow rate of the refrigerant flowing through the liquid side communication pipe (14) is sufficiently secured. Then, the flow rate holding operation is terminated. On the other hand, when the value of (Ps ⁇ LP) is less than the reference pressure difference, the supercooling expansion valve control unit (93) proceeds to step ST12.
  • step ST12 the supercooling expansion valve controller (93) performs the measurement value Ps ′ of the liquid refrigerant pressure sensor (87), the measurement value TL ′ of the liquid refrigerant temperature sensor (82), and the suction pressure X seconds before the current time.
  • the liquid side communication pipe (14) X seconds before the present time The mass flow rate of the refrigerant that has flowed through is calculated.
  • the supercooling expansion valve control unit (93) calculates the mass flow rate of the refrigerant passing through the use side expansion valve (63) for each of the use side units (12) that are in the cooled state. Is the mass flow rate of the refrigerant that was flowing through the liquid side connection pipe (14) X seconds before the current time.
  • the supercooling expansion valve controller (93) was flowing through the liquid side connection pipe (14) X seconds before the current time using the measured value Ps ′, the measured value TL ′, and the physical properties of the refrigerant.
  • the refrigerant density ⁇ ′ is calculated.
  • the supercooling expansion valve control unit (93) uses the measured value Ps ′, the measured value LP ′, and the opening degree VO ′ to flow the refrigerant that has flowed through the use side expansion valve (63) X seconds before the present time.
  • the volume flow rate VL ′ of is calculated.
  • the supercooling expansion valve control unit (93) multiplies the volume flow rate VL ′ by the density ⁇ ′, so that the mass flow rate Gev ′ of the refrigerant that has flowed through each use-side expansion valve (63) X seconds before the present time.
  • Gev ′ ⁇ ′ ⁇ VL ′
  • the supercooling expansion valve control unit (93) determines the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87), the measured value LP of the suction pressure sensor (86) at the current time, and the utilization side unit (12
  • the equivalent density ⁇ is calculated using the opening VO of the use side expansion valve (63).
  • the supercooling expansion valve control unit (93) flows the mass flow rate G ′ of the refrigerant flowing through the liquid side connection pipe (14) X seconds before the current time through the liquid side connection pipe (14).
  • the supercooling expansion valve controller (93) sets the target liquid refrigerant temperature T_t. Specifically, the supercooling expansion valve control unit (93) uses the measured value Ps of the liquid refrigerant pressure sensor (87) at the present time, the equivalent density ⁇ calculated in step ST13, and the physical properties of the refrigerant to adjust the pressure. The temperature at which the density becomes the equivalent density ⁇ at the measurement value Ps is calculated, and the temperature value is set as the target liquid refrigerant temperature T_t.
  • the supercooling expansion valve controller (93) opens the opening degree of the supercooling expansion valve (35) so that the measured value of the liquid refrigerant temperature sensor (82) becomes the target liquid refrigerant temperature T_t. To control. When the measured value of the liquid refrigerant temperature sensor (82) is higher than the target liquid refrigerant temperature T_t, the supercooling expansion valve control unit (93) throttles the opening degree of the supercooling expansion valve (35).
  • the temperature of the refrigerant supplied to the second flow path (34b) of the supercooling heat exchanger (34) after passing through the supercooling expansion valve (35) decreases, and the supercooling heat exchanger (34)
  • the temperature of the refrigerant flowing out from the one flow path (34a) decreases, and the density of the refrigerant supplied from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid side connecting pipe (14) increases. Therefore, even when the value of (Ps ⁇ TL) is less than the reference pressure difference and the volume flow rate of the refrigerant supplied from the supercooling heat exchanger (34) to the liquid side connecting pipe (14) is small, the supercooling is performed.
  • the mass flow rate of the refrigerant supplied from the heat exchanger (34) to the liquid side communication pipe (14) is secured, and as a result, the cooling capacity of the use side unit (12) is secured.
  • the present invention is useful for a refrigeration apparatus that performs a refrigeration cycle by circulating refrigerant in a refrigerant circuit.
  • Refrigeration equipment 11
  • Heat source side unit 12
  • User side unit 14
  • Liquid side connection pipe 15
  • Gas side connection pipe 20
  • Refrigerant circuit 31a 1st compressor 31b 2nd compressor 31c 3rd compressor 33
  • Heat source side heat exchanger 34
  • Supercooling heat exchange 35
  • Heat source side expansion valve 53c
  • Third heat source side liquid pipe (pipe) 61
  • User side heat exchanger 63
  • User side expansion valve 62

Abstract

冷凍装置(10)では、複数台の利用側ユニット(12)が一対の連絡配管(14,15)を介して熱源側ユニット(11)に接続される。一部の利用側ユニット(12)が休止状態になっているときには、制御器(90)が圧力制御動作を行う。圧力制御動作は、液側連絡配管(14)の冷媒圧力が所定の上限値を超えないように熱源側膨張弁(38)の開度を制御する動作である。制御器(90)が圧力制御動作を行うことによって、利用側ユニット(12)の電磁弁に開放に起因する液ハンマー現象が抑制される。

Description

冷凍装置
 本発明は、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置に関するものである。
 冷凍サイクルを行う冷凍装置の冷媒回路には、冷媒の流れを制御するために電磁弁が設けられる場合がある。一般的な電磁弁は、ソレノイドへの通電を断続することによって、開状態と閉状態に相互に切り換わる。
 冷凍装置の冷媒回路では、高圧の液冷媒が流れる配管に、電磁弁が設けられる場合がある。この電磁弁が閉じた状態では、高圧の液冷媒の流れが電磁弁によって遮断される。そして、電磁弁の両側の圧力差が大きい状態で電磁弁が開くと、実質的に非圧縮性で且つ密度が比較的高い液冷媒が電磁弁の下流側へ急激に流入して液ハンマー現象が生じ、配管や膨張弁等の機器の破損を招くおそれがある。
 特許文献1には、電磁弁の開放に起因する液ハンマー現象を抑えるため、液冷媒の流れる配管を電気ヒータで加熱することが開示されている。つまり、配管を電気ヒータで加熱することによって配管内の冷媒の一部を蒸発させ、電磁弁の開放に起因する配管内の圧力の急激な上昇を、配管内に圧縮性のガス冷媒を存在させることによって緩和している。
特開平11-325654号公報
 上述した特許文献1の冷凍装置では、電磁弁の開放に起因する液ハンマー現象を抑えるために、配管を加熱するための電気ヒータが必要である。このため、冷凍装置の部品点数が増加し、製造コストの上昇を招く。また、電磁弁の閉鎖中は電気ヒータによって配管を加熱し続ける必要があり、冷凍装置の消費電量が増加し、冷凍装置のランニングコストの上昇を招くおそれがある。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍装置の製造コストやランニングコストの上昇を抑えつつ、電磁弁に開放に起因する液ハンマー現象を抑えることにある。
 本開示の第1の態様は、熱源側ユニット(11)と複数の利用側ユニット(12)が液側連絡配管(14)及びガス側連絡配管(15)を介して接続され、上記複数の利用側ユニット(12)が互いに並列に配置された冷媒回路(20)を備え、上記冷媒回路(20)で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置を対象とする。そして、上記熱源側ユニット(11)は、圧縮機(31a~31c)と、熱源側熱交換器(33)と、該熱源側熱交換器(33)で凝縮した冷媒を上記液側連絡配管(14)へ送るための配管(53c)に設けられた熱源側膨張弁(38)とを有し、上記各利用側ユニット(12)は、直列に配置された利用側熱交換器(61)と利用側膨張弁(63)と利用側電磁弁(62)とを有し、上記利用側電磁弁(62)が開いて上記利用側熱交換器(61)が蒸発器として機能する冷却状態と、上記利用側電磁弁(62)が閉じて上記利用側熱交換器(61)における冷媒の流通が遮断される休止状態とに切り換わる一方、一部の上記利用側ユニット(12)が休止状態になっているときに、上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力が所定の上限値を超えないように上記熱源側膨張弁(38)の開度を制御する圧力制御動作を行う制御器(90)を備えるものである。
 第1の態様では、熱源側ユニット(11)と複数の利用側ユニット(12)が冷媒回路(20)に設けられる。熱源側ユニット(11)の熱源側熱交換器(33)において凝縮した冷媒は、液側連絡配管(14)を通って利用側ユニット(12)へ流入する。各利用側ユニット(12)において、液側連絡配管(14)から供給された冷媒は、利用側膨張弁(63)を通過する際に膨張し、その後に利用側熱交換器(61)へ流入して蒸発する。利用側熱交換器(61)では、空気等の冷却対象が冷媒によって冷却される。各利用側ユニット(12)の利用側熱交換器(61)において蒸発した冷媒は、ガス側連絡配管(15)を通って熱源側ユニット(11)へ流入し、その後に圧縮機(31a~31c)へ吸入されて圧縮される。
 第1の態様の冷凍装置(10)では、一部の利用側ユニット(12)が休止状態となる場合がある。この場合、冷却状態となっている利用側ユニット(12)が存在するため、熱源側ユニット(11)の圧縮機(31a~31c)は作動し続ける。休止状態の利用側ユニット(12)において、閉鎖状態の利用側電磁弁(62)の一端側には、液側連絡配管(14)から利用側ユニット(12)へ送り込まれた液冷媒が存在する。また、休止状態の利用側ユニット(12)において、閉鎖状態の利用側電磁弁(62)は、その一端側の圧力が液側連絡配管(14)の冷媒の圧力と実質的に等しく、その他端側の圧力が利用側熱交換器(61)に連通するガス側連絡配管(15)の冷媒の圧力と実質的に等しい。
 一部の利用側ユニット(12)が休止状態となっている場合、第1の態様の制御器(90)は、圧力制御動作を行う。この圧力制御動作において、制御器(90)は、液側連絡配管(14)の冷媒圧力が所定の上限値を超えないように、熱源側膨張弁(38)の開度を制御する。従って、利用側ユニット(12)が休止状態となっている状態において、液側連絡配管(14)の冷媒圧力は、実質的に上限値以下に保たれる。
 本開示の第2の態様は、上記第1の態様において、上記制御器(90)は、一部の上記利用側ユニット(12)が休止状態となり且つ上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の上限圧力差以上になっているときに、上記圧力制御動作を行うものである。
 第2の態様の制御器(90)は、圧力制御動作中に一部の利用側ユニット(12)が休止状態となり、しかも液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の上限圧力差以上になると、圧力制御動作を行う。
 本開示の第3の態様は、上記第2の態様において、上記圧力制御動作中の上記制御器(90)は、上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が上記上限圧力差よりも小さい下限圧力差以上となる範囲で上記熱源側膨張弁(38)の開度を調節するものである。
 第3の態様において、制御器(90)の圧力制御動作中における液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差は、下限圧力差以上に保たれる。
 本開示の第4の態様は、第1~第3のいずれか一つの態様において、上記熱源側ユニット(11)は、上記熱源側熱交換器(33)で凝縮して上記液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒を、冷却用流体と熱交換させて冷却する過冷却熱交換器(34)を有しているものである。
 第4の態様の熱源側ユニット(11)において、熱源側熱交換器(33)において凝縮した冷媒は、過冷却熱交換器(34)において冷却用流体と熱交換することによって冷却され、その後に液側連絡配管(14)へ供給される。
 本開示の第5の態様は、上記第4の態様において、上記熱源側ユニット(11)は、上記熱源側熱交換器(33)で凝縮した冷媒の一部を上記冷却用流体として上記過冷却熱交換器(34)へ供給する過冷却用配管(54m)と、上記過冷却用配管(54m)に設けられた過冷却膨張弁(35)とを有し、上記制御器(90)は、上記圧力制御動作中に上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の基準圧力差未満になると、上記過冷却熱交換器(34)から上記液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の温度を引き下げるために上記過冷却膨張弁(35)の開度を制御するように構成されるものである。
 第5の態様では、熱源側熱交換器(33)で凝縮した冷媒の一部が過冷却用配管(54m)へ流入する。過冷却用配管(54m)を流れる冷媒は、過冷却膨張弁(35)を通過する際に膨張し、その後に冷却用流体として熱源側熱交換器(33)へ供給される。過冷却膨張弁(35)の開度を変更すると、冷却用流体として過冷却用配管(54m)熱源側熱交換器(33)へ供給される冷媒の温度が変化し、その結果、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の温度が変化する。
 第5の態様の制御器(90)は、圧力制御動作中に液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の基準圧力差未満になると、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の温度を引き下げるために、過冷却膨張弁(35)の開度を制御する。過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の温度が低下すると、その液冷媒の密度が高くなる。
 本開示の態様において、一部の利用側ユニット(12)が休止状態になると、制御器(90)が圧力制御動作を行う。その結果、休止状態の利用側ユニット(12)では、閉鎖状態の利用側電磁弁(62)の一端側に存在する液冷媒の圧力と密度が低く抑えられる。このため、冷凍装置(10)に設けられた熱源側膨張弁(38)の開度調節を行うことによって、利用側電磁弁(62)が閉鎖状態から開放状態に切り換わることに起因する液ハンマー現象を抑えることができる。従って、本態様によれば、冷凍装置(10)に新たな部材を追加すること無く、液ハンマー現象を抑えることが可能となる。
 また、上述した本開示の冷凍装置(10)では、熱源側膨張弁(38)の開度を制御することによって液ハンマー現象の抑制を行っている。このため、従来のように電気ヒータを用いて液ハンマー現象を抑制する場合とは異なり、液ハンマー現象の抑制に伴う消費電力の増加は殆ど無い。従って、本態様によれば、冷凍装置(10)のランニングコストの増加を回避しつつ、液ハンマー現象を抑制することができる。
 ここで、利用側電磁弁(62)が閉鎖状態から開放状態に切り換わることに起因する液ハンマー現象は、液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が大きいほど、生じる可能性が高くなる。
 これに対し、上記第2の態様では、液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の上限圧力差以上になると、制御器(90)が圧力制御動作を行う。このため、液ハンマー現象が生じる可能性の高い状態において、制御器(90)に圧力制御動作を実行させることが可能となる。
 ここで、制御器(90)が圧力制御動作を行う状態では、一部の利用側ユニット(12)が休止状態となっている。この状態では、冷却状態となっている利用側ユニット(12)が存在する。そして、この状態において液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が小さくなり過ぎると、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の質量流量が少なくなり過ぎ、冷却状態の利用側ユニット(12)において充分な冷却能力が得られなくなるおそれがある。
 これに対し、上記第3の態様によれば、制御器(90)の圧力制御動作中における液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差を、下限圧力差以上に保つことができる。従って、この態様によれば、制御器(90)の圧力制御動作中においても、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の質量流量を確保することができ、冷却状態の利用側ユニット(12)において充分な冷却能力が得ることが可能となる。
 上述したように、液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が小さくなり過ぎると、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の質量流量が少なくなり過ぎるおそれがある。
 これに対し、上記第5の態様では、圧力制御動作中に液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の基準圧力差未満になると、制御器(90)が過冷却膨張弁(35)の開度を制御することによって、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の温度を引き下げる。このため、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の密度を高めることができ、その結果、利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の質量流量の低下を抑えることが可能となる。
図1は、実施形態1の冷凍装置の概略構成を示す冷媒回路図である。 図2は、通常運転中の冷凍装置を示す冷媒回路図である。 図3は、デフロスト運転中の冷凍装置を示す冷媒回路図である。 図4は、主制御器の構成を示すブロック図である。 図5は、主制御器の熱源側膨張弁制御部が行う動作を示すフロー図である。 図6は、主制御器の過冷却膨張弁制御部が行う動作を示すフロー図である。
 本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態および変形例は、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(10)は、冷蔵庫の庫内空間を冷却するためのものである。
 図1に示すように、冷凍装置(10)は、一台の熱源側ユニット(11)と、複数台(本実施形態では二台)の利用側ユニット(12)とを備えている。熱源側ユニット(11)は、いわゆる室外ユニットであって、屋外に設置される。利用側ユニット(12)は、いわゆるユニットクーラーであって、冷蔵庫の庫内に設置される。なお、利用側ユニット(12)の台数は、単なる例示である。
 熱源側ユニット(11)には、熱源側回路(21)と熱源側ファン(22)と主制御器(90)とが設けられている。一方、各利用側ユニット(12)には、利用側回路(23)と利用側ファン(24)とドレンパン(25)と利用側制御器(99)とが設けられている。
 冷凍装置(10)では、熱源側ユニット(11)の熱源側回路(21)と各利用側ユニット(12)の利用側回路(23)とを液側連絡配管(14)及びガス側連絡配管(15)で接続することによって、冷媒回路(20)が構成されている。冷媒回路(20)は、冷媒を循環させることによって蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。
 熱源側回路(21)は、その液側端に液閉鎖弁(V1)が設けられ、そのガス側端にガス閉鎖弁(V2)が設けられている。液側連絡配管(14)は、熱源側回路(21)の液閉鎖弁(V1)を、各利用側回路(23)の液側端に接続している。ガス側連絡配管(15)は、熱源側回路(21)のガス閉鎖弁(V2)を、各利用側回路(23)のガス側端に接続している。冷媒回路(20)では、各利用側ユニット(12)の利用側回路(23)が互いに並列に接続されている。
  -熱源側回路-
 熱源側回路(21)は、第1~第3圧縮機(31a,31b,31c)と、四方切換弁(32)と、熱源側熱交換器(33)と、過冷却熱交換器(34)と、過冷却膨張弁(35)と、第1~第3中間膨張弁(36a,36b,36c)と、レシーバ(37)と、熱源側膨張弁(38)と、第1~第3逆止弁(CV1~CV3)と、油分離器(41)とを有している。また、熱源側回路(21)には、吐出冷媒配管(51)と、吸入冷媒配管(52)と、熱源側液冷媒配管(53)と、インジェクション配管(54)と、第1接続配管(55)と、第2接続配管(56)と、油戻し配管(57)とが設けられている。なお、熱源側ユニット(11)に設けられる圧縮機(31a~31c)の台数は、単なる例示である。
   〈圧縮機〉
 第1~第3圧縮機(31a,31b,31c)は、いずれもスクロール式の全密閉型圧縮機である。各圧縮機(31a~31c)には、吸入ポートと、中間ポートと、吐出ポートとが設けられている。圧縮機(31a~31c)は、吸入ポートから吸い込んだ冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出ポートから吐き出す。また、圧縮機(31a~31c)の中間ポートは、圧縮途中の圧縮室へ冷媒を導入するためのポートである。
 第1圧縮機(31a)は、その容量が可変である。第1圧縮機(31a)の電動機には、図外のインバータから電力が供給される。インバータの出力周波数を変更すると、第1圧縮機(31a)の回転速度が変化し、第1圧縮機(31a)の運転容量が変化する。一方、第2圧縮機(31b)と第3圧縮機(31c)のそれぞれは、その容量が固定である。第2圧縮機(31b)及び第3圧縮機(31c)は、一定の回転速度で回転する。
   〈四方切換弁〉
 四方切換弁(32)は、第1ポートと第3ポートとが連通し且つ第2ポートと第4ポートとが連通する第1状態(図1に実線で示す状態)と、第1ポートと第4ポートとが連通し且つ第2ポートと第3ポートとが連通する第2状態(図1に破線で示す状態)とに切り換え可能に構成されている。
 四方切換弁(32)は、その第1ポートが吐出冷媒配管(51)によって圧縮機(31a~31c)の吐出ポートに接続され、その第2ポートが吸入冷媒配管(52)によって圧縮機(31a~31c)の吸入ポートに接続されている。また、四方切換弁(32)は、その第3ポートが熱源側熱交換器(33)のガス側端に接続され、その第4ポートがガス閉鎖弁(V2)に接続されている。
   〈吐出冷媒配管,吸入冷媒配管〉
 吐出冷媒配管(51)は、圧縮機(31a~31c)と同数(本実施形態では三本)の吐出管(51a,51b,51c)と、一本の吐出合流管(51d)とによって構成されている。第1吐出管(51a)の一端は第1圧縮機(31a)の吐出ポートに、第2吐出管(51b)の一端は第2圧縮機(31b)の吐出ポートに、第3吐出管(51c)の一端は第3圧縮機(31c)の吐出ポートに、それぞれ接続されている。各吐出管(51a,51b,51c)の他端は、吐出合流管(51d)の一端に接続されている。吐出合流管(51d)の他端は、四方切換弁(32)の第1ポートに接続されている。
 吸入冷媒配管(52)は、圧縮機(31a~31c)と同数(本実施形態では三本)の吸入管(52a,52b,52c)と、一本の吸入主管(52d)とによって構成されている。第1吸入管(52a)の一端は第1圧縮機(31a)の吸入ポートに、第2吸入管(52b)の一端は第2圧縮機(31b)の吸入ポートに、第3吸入管(52c)の一端は第3圧縮機(31c)の吸入ポートに、それぞれ接続されている。各吸入管(52a,52b,52c)の他端は、吸入主管(52d)の一端に接続されている。吸入主管(52d)の他端は、四方切換弁(32)の第2ポートに接続されている。
   〈熱源側熱交換器〉
 熱源側熱交換器(33)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、冷媒を室外空気と熱交換させる。熱源側熱交換器(33)は、その液側端が熱源側液冷媒配管(53)に接続され、そのガス側端が四方切換弁(32)の第3ポートに接続されている。また、熱源側熱交換器(33)の近傍には、熱源側熱交換器(33)へ室外空気を供給するための熱源側ファン(22)が配置されている。
   〈過冷却熱交換器〉
 過冷却熱交換器(34)は、いわゆるプレート式熱交換器である。過冷却熱交換器(34)には、第1流路(34a)と第2流路(34b)とが複数ずつ形成されている。過冷却熱交換器(34)は、第1流路(34a)を流れる冷媒を、第2流路(34b)を流れる冷媒と熱交換させる。
   〈熱源側液冷媒配管〉
 熱源側液冷媒配管(53)は、その一端が熱源側熱交換器(33)に接続され、その他端が液閉鎖弁(V1)に接続されている。熱源側液冷媒配管(53)は、三本の熱源側液管(53a,53b,53c)によって構成されている。第1熱源側液管(53a)は、熱源側熱交換器(33)の液側端とレシーバ(37)の入口を接続する。第2熱源側液管(53b)は、レシーバ(37)の出口と過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)の入口を接続する。第3熱源側液管(53c)は、過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)の出口と液閉鎖弁(V1)を接続する。
 第1熱源側液管(53a)には、第1逆止弁(CV1)が設けられている。第1逆止弁(CV1)は、熱源側熱交換器(33)からレシーバ(37)へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを阻止する。
 第3熱源側液管(53c)には、過冷却熱交換器(34)から液閉鎖弁(V1)へ向かって順に、熱源側膨張弁(38)と第2逆止弁(CV2)とが設けられている。熱源側膨張弁(38)は、開度可変の電動膨張弁である。第2逆止弁(CV2)は、過冷却熱交換器(34)から液閉鎖弁(V1)へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを阻止する。
   〈インジェクション配管〉
 インジェクション配管(54)は、二本のインジェクション主管(54m,54n)と、三本のインジェクション分岐管(54a,54b,54c)とによって構成されている。
 第1インジェクション主管(54m)は、一端が第3熱源側液管(53c)における過冷却熱交換器(34)と熱源側膨張弁(38)の間に接続され、他端が過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)の入口に接続されている。この第1インジェクション主管(54m)は、過冷却用配管を構成している。第1インジェクション主管(54m)には、過冷却膨張弁(35)が設けられている。第2インジェクション主管(54n)は、その一端が過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)の出口に接続されている。第2インジェクション主管(54n)の他端には、各インジェクション分岐管(54a,54b,54c)の一端が接続されている。
 第1インジェクション分岐管(54a)の他端は第1圧縮機(31a)の中間ポートに、第2インジェクション分岐管(54b)の他端は第2圧縮機(31b)の中間ポートに、第3インジェクション分岐管(54c)の他端は第3圧縮機(31c)の中間ポートに、それぞれ接続されている。各インジェクション分岐管(54a~54c)には、中間膨張弁(36a,36b,36c)が一つずつ設けられている。各中間膨張弁(36a~36c)は、開度可変の電動膨張弁である。
   〈接続配管〉
 第1接続配管(55)は、一端が第3熱源側液管(53c)における第2逆止弁(CV2)と液閉鎖弁(V1)の間に接続され、他端が第1熱源側液管(53a)における第1逆止弁(CV1)とレシーバ(37)の間に接続されている。第1接続配管(55)には、第3逆止弁(CV3)が設けられている。第3逆止弁(CV3)は、第1接続配管(55)の一端から他端へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを阻止する。
 第2接続配管(56)は、一端が第3熱源側液管(53c)における熱源側膨張弁(38)と第2逆止弁(CV2)の間に接続され、他端が第1熱源側液管(53a)における熱源側熱交換器(33)と第1逆止弁(CV1)の間に接続されている。第2接続配管(56)には、第4逆止弁(CV4)が設けられている。第4逆止弁(CV4)は、第2接続配管(56)の一端から他端へ向かう冷媒の流れを許容し、逆向きの冷媒の流れを阻止する。
   〈油分離器、油戻し配管〉
 油分離器(41)は、吐出冷媒配管(51)の吐出合流管(51d)に設けられている。圧縮機(31a~31c)からは、ミスト状の冷凍機油を含んだガス冷媒が吐出される。油分離器(41)は、圧縮機(31a~31c)から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する。
 油戻し配管(57)は、油分離器(41)から圧縮機(31a~31c)へ冷凍機油を戻すための配管である。この油戻し配管(57)は、一端が油分離器(41)に接続され、他端が第2インジェクション主管(54n)に接続されている。また、油戻し配管(57)には、キャピラリチューブ(42)が設けられている。
   〈温度センサ、圧力センサ〉
 熱源側回路(21)には、温度センサ(81a,81b,81c,82)と圧力センサ(85,86,87)とが複数ずつ設けられている。
 吐出冷媒配管(51)の各吐出管(51a,51b,51c)には、吐出冷媒温度センサ(81a,81b,81c)が一つずつ設けられている。第1吐出冷媒温度センサ(81a)は、第1吐出管(51a)に取り付けられ、第1圧縮機(31a)から吐出された冷媒の温度を計測する。第2吐出冷媒温度センサ(81b)は、第2吐出管(51b)に取り付けられ、第2圧縮機(31b)から吐出された冷媒の温度を計測する。第3吐出冷媒温度センサ(81c)は、第3吐出管(51c)に取り付けられ、第3圧縮機(31c)から吐出された冷媒の温度を計測する。
 熱源側液冷媒配管(53)には、液冷媒温度センサ(82)が設けられている。液冷媒温度センサ(82)は、第3熱源側液管(53c)に取り付けられ、第3熱源側液管(53c)を流れる冷媒の温度を計測する。
 吐出圧力センサ(85)は、吐出冷媒配管(51)の吐出合流管(51d)に接続され、圧縮機(31a~31c)から吐出された冷媒の圧力を計測する。吸入圧力センサ(86)は、吸入冷媒配管(52)の吸入主管(52d)に接続され、圧縮機(31a~31c)へ吸入される冷媒の圧力を計測する。液冷媒圧力センサ(87)は、熱源側液冷媒配管(53)の第3熱源側液管(53c)に接続され、第3熱源側液管(53c)を流れる冷媒の圧力を計測する。
  -利用側回路-
 各利用側回路(23)は、利用側熱交換器(61)と、ドレンパンヒーター(71b)と、利用側電磁弁(62)と、利用側膨張弁(63)と一つずつを有している。また、各利用側回路(23)には、利用側液冷媒配管(71)と、利用側ガス冷媒配管(72)とが一つずつ設けられている。
   〈利用側熱交換器〉
 利用側熱交換器(61)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、冷媒を庫内空気と熱交換させる。また、利用側熱交換器(61)の近傍には、利用側熱交換器(61)へ庫内空気を供給するための利用側ファン(24)が配置されている。
   〈ドレンパンヒーター〉
 ドレンパンヒーター(71b)は、利用側熱交換器(61)の下方に配置されたドレンパン(25)に設けられた配管によって構成されている。このドレンパンヒーター(71b)は、ドレンパン(25)を暖めてドレン水の凍結を防ぐためのものである。
   〈利用側液冷媒配管、利用側ガス冷媒配管〉
 利用側液冷媒配管(71)は、第1利用側液管(71a)と第2利用側液管(71c)とによって構成されている。第1利用側液管(71a)は、一端が液側連絡配管(14)に接続され、他端がドレンパンヒーター(71b)の一端に接続されている。第1利用側液管(71a)の一端は、利用側回路(23)の液側端を構成している。第2利用側液管(71c)は、一端がドレンパンヒーター(71b)の他端に接続され、他端が利用側熱交換器(61)の液側端に接続されている。
 利用側ガス冷媒配管(72)は、その一端が利用側熱交換器(61)のガス側端に接続され、その他端がガス側連絡配管(15)に接続されている。利用側ガス冷媒配管(72)の他端は、利用側回路(23)のガス側端を構成している。
   〈利用側電磁弁,利用側膨張弁〉
 利用側電磁弁(62)及び利用側膨張弁(63)は、利用側液冷媒配管(71)の第2利用側液管(71c)に設けられている。第2利用側液管(71c)において、利用側膨張弁(63)は、利用側電磁弁(62)と利用側熱交換器(61)の間に配置されている。
 利用側電磁弁(62)は、ソレノイドへの通電を断続することによって、開状態と閉状態に切り換わる。利用側電磁弁(62)が開状態になると、利用側ユニット(12)は、利用側熱交換器(61)が蒸発器として機能して庫内空気を冷却する冷却状態となる。利用側電磁弁(62)が閉状態になると、利用側ユニット(12)は、利用側熱交換器(61)における冷媒の流通が遮断される休止状態となる。
 利用側膨張弁(63)は、外部均圧形の温度自動膨張弁である。利用側膨張弁(63)の感温筒(63a)は、利用側ガス冷媒配管(72)の一端(利用側熱交換器(61)側の端部)近傍に取り付けられている。また、利用側膨張弁(63)の均圧管(63b)は、利用側ガス冷媒配管(72)の一端近傍に接続されている。
  -主制御器-
 図2に示すように、熱源側ユニット(11)の主制御器(90)は、圧縮機制御部(91)と、中間膨張弁制御部(92)と、過冷却膨張弁制御部(93)と、熱源側膨張弁制御部(94)とを備えている。主制御器(90)には、熱源側ユニット(11)に設けられた温度センサ(81a,81b,81c,82)及び圧力センサ(85,86,87)が入力される。また、主制御器(90)には、各利用側ユニット(12)の利用側制御器(99)からサーモオフ信号が入力される。主制御器(90)が行う制御動作については後述する。
  -利用側制御器-
 図示しないが、各利用側ユニット(12)には、吸込空気温度センサが設けられている。吸込空気温度センサは、利用側熱交換器(61)を通過する前の庫内空気の温度を計測する。利用側制御器(99)には、この吸込空気温度センサの計測値が入力される。利用側制御器(99)は、吸込空気温度センサの計測値に基づいて、利用側電磁弁(62)を開閉する。また、利用側制御器(99)は、利用側電磁弁(62)を閉鎖する場合にサーモオフ信号を出力する。この利用側制御器(99)が行う動作については後述する。
  -冷凍装置の運転動作-
 冷凍装置(10)では、庫内を冷却する通常運転と、利用側熱交換器(61)に付着した霜を融かすためのデフロスト運転とを、選択的に実行する。
   〈通常運転〉
 冷凍装置(10)の通常運転について、図2を参照しながら説明する。通常運転中の冷媒回路(20)では、冷媒を循環させることによって冷凍サイクルが行われ、熱源側熱交換器(33)が凝縮器として機能し、利用側熱交換器(61)が蒸発器として機能する。
 ここでは、両方の利用側ユニット(12)が冷却状態となり、全ての圧縮機(31a~31c)が作動している場合を例に、通常運転について説明する。
 図2に示すように、通常運転では、四方切換弁(32)が第1状態に設定される。過冷却膨張弁(35)、中間膨張弁(36a,36b,36c)、及び熱源側膨張弁(38)は、主制御器(90)によって制御される。この主制御器(90)の動作については後述する。また、図2に示す場合には、各利用側ユニット(12)の利用側電磁弁(62)が開状態に設定される。
 圧縮機(31a~31c)から吐出された冷媒は、吐出冷媒配管(51)において油分離器(41)を通過した後に、四方切換弁(32)を通過して熱源側熱交換器(33)に流入し、熱源側熱交換器(33)において室外空気へ放熱して凝縮する。熱源側熱交換器(33)から流出した冷媒(高圧冷媒)は、第1熱源側液管(53a)とレシーバ(37)と第2熱源側液管(53b)とを順に通過して過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)へ流入し、過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)を流れる冷媒によって冷却される。過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)から第3熱源側液管(53c)へ流入した過冷却状態の液冷媒は、その一部が第1インジェクション主管(54m)に流入し、残りが熱源側膨張弁(38)と液閉鎖弁(V1)を順に通過した後に液側連絡配管(14)へ流入する。
 液側連絡配管(14)に流入した冷媒は、各利用側ユニット(12)の利用側回路(23)へ分配される。各利用側回路(23)において、第1利用側液管(71a)に流入した冷媒は、ドレンパンヒーター(71b)を通過後に第2利用側液管(71c)を通って利用側電磁弁(62)へ流入する。利用側電磁弁(62)を通過した冷媒は、利用側膨張弁(63)を通過する際に膨張して気液二相状態となり、その後に利用側熱交換器(61)へ流入する。利用側熱交換器(61)では、流入した冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気が冷却される。利用側ユニット(12)は、利用側熱交換器(61)で冷却された庫内空気を、庫内空間へ送り返す。
 利用側熱交換器(61)で蒸発した冷媒は、利用側ガス冷媒配管(72)を通ってガス側連絡配管(15)へ流入する。各利用側回路(23)からガス側連絡配管(15)へ流入した冷媒は、合流後に熱源側回路(21)へ流入し、ガス閉鎖弁(V2)と四方切換弁(32)とを順に通過後に吸入冷媒配管(52)を通って圧縮機(31a~31c)へ吸入される。
 一方、第1インジェクション主管(54m)へ流入した冷媒は、過冷却膨張弁(35)を通過する際に膨張して気液二相状態となり、その後に過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)に流入し、過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)を流れる冷媒(高圧冷媒)から吸熱して蒸発する。過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)から第2インジェクション主管(54n)へ流入した冷媒は、各圧縮機(31a~31c)の中間ポートへ導入される。
   〈デフロスト運転〉
 冷凍装置(10)のデフロスト運転について、図3を参照しながら説明する。このデフロスト運転は、通常運転中に所定の条件(例えば、通常運転の継続時間が所定時間に達したという条件)が成立したときに行われる。デフロスト運転中の冷媒回路(20)では、冷媒を循環させることによって冷凍サイクルが行われ、利用側熱交換器(61)が凝縮器として機能し、熱源側熱交換器(33)が蒸発器として機能する。
 図3に示すように、デフロスト運転では、四方切換弁(32)が第2状態に設定される。過冷却膨張弁(35)、中間膨張弁(36a,36b,36c)、及び熱源側膨張弁(38)は、主制御器(90)によって制御される。また、各利用側ユニット(12)では、利用側電磁弁(62)が開状態に設定され、利用側ファン(24)が停止状態となる。
 圧縮機(31a~31c)から吐出された冷媒は、四方切換弁(32)を通過後にガス側連絡配管(15)へ流入し、各利用側ユニット(12)の利用側回路(23)へ分配される。各利用側回路(23)へ分配された冷媒は、利用側熱交換器(61)へ流入し、放熱して凝縮する。利用側熱交換器(61)では、利用側熱交換器(61)に付着した霜が冷媒によって暖められて融解する。
 各利用側回路(23)の利用側熱交換器(61)を通過した冷媒は、液側連絡配管(14)へ流入し、合流後に熱源側回路(21)へ流入する。熱源側回路(21)へ流入した冷媒は、液閉鎖弁(V1)と第1接続配管(55)とレシーバ(37)とを順に通過し、その後に過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)へ流入する。過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)から流出した冷媒は、その一部が第1インジェクション主管(54m)に流入し、残りが熱源側膨張弁(38)へ流入する。
 熱源側膨張弁(38)へ流入した冷媒は、熱源側膨張弁(38)を通過する際に膨張して気液二相状態となり、その後に熱源側熱交換器(33)へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。熱源側熱交換器(33)において蒸発した冷媒は、四方切換弁(32)を通過後に吸入冷媒配管(52)へ流入し、その後に圧縮機(31a~31c)へ吸入される。
 一方、第1インジェクション主管(54m)へ流入した冷媒は、過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)を通過後に第2インジェクション主管(54n)へ流入し、その後に各圧縮機(31a~31c)の中間ポートへ導入される。
  -利用側制御器の動作-
 上述したように、各利用側ユニット(12)では、利用側制御器(99)が、吸込空気温度センサの計測値に基づいて利用側電磁弁(62)を開閉する。この利用側制御器(99)の動作について説明する。
 利用側制御器(99)は、吸込空気温度センサの計測値Trが庫内設定温度Tr_set±1℃の範囲(即ち、Tr_set-1≦Tr≦Tr_set+1)となるように、利用側電磁弁(62)を操作する。
 仮に、利用側電磁弁(62)が開状態であるとする。利用側電磁弁(62)が開いている状態では、利用側ユニット(12)が冷却状態となる。つまり、利用側熱交換器(61)へ冷媒が流入して蒸発し、利用側熱交換器(61)において庫内空気が冷却される。利用側電磁弁(62)が開いている状態では、庫内の気温(即ち、吸込空気温度センサの計測値Tr)が次第に低下してゆく。そして、吸込空気温度センサの計測値TrがTr_set-1を下回る(即ち、Tr<Tr_set-1になる)と、利用側制御器(99)は、利用側電磁弁(62)を開状態から閉状態へ切り換える。利用側制御器(99)は、利用側電磁弁(62)を開状態から閉状態へ切り換えると、利用側ユニット(12)が休止状態になったことを示すサーモオフ信号を、主制御器(90)に対して出力する。
 利用側電磁弁(62)が閉じている状態では、利用側ユニット(12)が休止状態となる。つまり、利用側熱交換器(61)における冷媒の流通が遮断され、利用側熱交換器(61)において庫内空気は冷却されない。利用側電磁弁(62)が閉じている状態では、庫内の気温(即ち、吸込空気温度センサの計測値Tr)が次第に上昇してゆく。そして、吸込空気温度センサの計測値TrがTr_set+1を上回る(即ち、Tr_set+1<Trになる)と、利用側制御器(99)は、利用側電磁弁(62)を閉状態から開状態へ切り換える。
  -主制御器の動作-
 上述したように、主制御器(90)は、圧縮機制御部(91)と、中間膨張弁制御部(92)と、過冷却膨張弁制御部(93)と、熱源側膨張弁制御部(94)とを備えている。ここでは、圧縮機制御部(91)、中間膨張弁制御部(92)、過冷却膨張弁制御部(93)、及び熱源側膨張弁制御部(94)が行う動作について説明する。なお、主制御器(90)は、通常運転とデフロスト運転を切り換えるための四方切換弁(32)の操作と、熱源側ファン(22)の回転速度の制御も行う。
   〈圧縮機制御部の動作〉
 圧縮機制御部(91)は、第1圧縮機(31a)の運転容量の調節と、第2圧縮機(31b)及び第3圧縮機(31c)の作動と停止の切り換えとを、吸入圧力センサ(86)の計測値が所定の目標圧力となるように行う。
 利用側ユニット(12)の冷却能力が庫内の冷却負荷に対して少なすぎる場合は、利用側熱交換器(61)における冷媒の蒸発圧力(即ち、冷凍サイクルの低圧)が上昇する。冷凍サイクルの低圧は、吸入圧力センサ(86)の計測値と実質的に等しい。そこで、吸入圧力センサ(86)の計測値が目標圧力を上回っている場合、圧縮機制御部(91)は、圧縮機(31a~31c)の運転容量を引き上げる動作を行う。つまり、この場合、圧縮機制御部(91)は、インバータの出力周波数を次第に引き上げて第1圧縮機(31a)の運転容量を増加させる動作と、第2圧縮機(31b)と第3圧縮機(31c)のうち停止しているものを起動する動作とを行う。
 一方、利用側ユニット(12)の冷却能力が庫内の冷却負荷に対して多すぎる場合は、利用側熱交換器(61)における冷媒の蒸発圧力(即ち、冷凍サイクルの低圧)が低下する。そこで、吸入圧力センサ(86)の計測値が目標圧力を下回っている場合、圧縮機制御部(91)は、圧縮機(31a~31c)の運転容量を引き下げる動作を行う。つまり、この場合、圧縮機制御部(91)は、インバータの出力周波数を次第に引き下げて第1圧縮機(31a)の運転容量を減少させる動作と、第2圧縮機(31b)と第3圧縮機(31c)のうち作動しているものを停止させる動作とを行う。
   〈中間膨張弁制御部の動作〉
 中間膨張弁制御部(92)は、各中間膨張弁(36a~36c)の開度を調節する。この中間膨張弁制御部(92)は、第1吐出冷媒温度センサ(81a)及び吐出圧力センサ(85)の計測値に基づいて第1中間膨張弁(36a)の開度を調節し、第2吐出冷媒温度センサ(81b)及び吐出圧力センサ(85)の計測値に基づいて第2中間膨張弁(36b)の開度を調節し、第3吐出冷媒温度センサ(81c)及び吐出圧力センサ(85)の計測値に基づいて第3中間膨張弁(36c)の開度を調節する。
 ここでは、中間膨張弁制御部(92)が第1中間膨張弁(36a)の開度を調節する動作について説明する。中間膨張弁制御部(92)は、第2中間膨張弁(36b)と第3中間膨張弁(36c)に対しても、同様の開度調節動作を行う。
 第1吐出冷媒温度センサ(81a)の計測値が所定の上限温度を上回っている場合、中間膨張弁制御部(92)は、第1吐出冷媒温度センサ(81a)の計測値を引き下げるために、第1中間膨張弁(36a)の開度を増やす動作を行う。
 一方、第1吐出冷媒温度センサ(81a)の計測値が所定の上限温度を下回っている場合、中間膨張弁制御部(92)は、第1圧縮機(31a)から吐出された冷媒の過熱度が所定の目標吐出過熱度となるように、第1中間膨張弁(36a)の開度を調節する。具体的に、中間膨張弁制御部(92)は、第1圧縮機(31a)から吐出された冷媒の過熱度を、第1吐出冷媒温度センサ(81a)の計測値と吐出圧力センサ(85)の計測値とを用いて算出する。そして、中間膨張弁制御部(92)は、過熱度の算出値が目標吐出過熱度を上回っている場合は第1中間膨張弁(36a)の開度を増やし、過熱度の算出値が目標吐出過熱度を下回っている場合は第1中間膨張弁(36a)の開度を減らす。
 また、中間膨張弁制御部(92)は、中間膨張弁(36a~36c)に対応する圧縮機(31a~31c)が作動している場合に中間膨張弁(36a~36c)の開度調節を行い、中間膨張弁(36a~36c)に対応する圧縮機(31a~31c)が停止している場合は中間膨張弁(36a~36c)を全閉状態に保持する。つまり、中間膨張弁制御部(92)は、第2圧縮機(31b)の作動中に第2中間膨張弁(36b)の開度を調節し、第2圧縮機(31b)の停止中に第2中間膨張弁(36b)を全閉状態に保持する。また、中間膨張弁制御部(92)は、第3圧縮機(31c)の作動中に第3中間膨張弁(36c)の開度を調節し、第3圧縮機(31c)の停止中に第3中間膨張弁(36c)を全閉状態に保持する。
   〈過冷却膨張弁制御部の動作〉
 過冷却膨張弁制御部(93)は、通常運転中に熱源側ユニット(11)から液側連絡配管(14)へ送り出される液冷媒の温度に応じて、過冷却膨張弁(35)の開度を調節する。通常運転中に熱源側ユニット(11)から液側連絡配管(14)へ送り出される液冷媒の温度は、液冷媒温度センサ(82)の計測値と実質的に等しい。そこで、過冷却膨張弁制御部(93)は、液冷媒温度センサ(82)の計測値が所定の目標液冷媒温度(例えば、20℃)となるように、過冷却膨張弁(35)の開度を調節する。なお、通常運転中であり、且つ熱源側膨張弁(38)が全開状態である場合、熱源側ユニット(11)から液側連絡配管(14)へ送り出される液冷媒の過冷却度は、概ね0℃~20℃程度となる。
 具体的に、液冷媒温度センサ(82)の計測値が目標液冷媒温度を上回っている場合、過冷却膨張弁制御部(93)は、過冷却膨張弁(35)の開度を減らし、過冷却膨張弁(35)から過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)へ送られる冷媒の温度を低下させる。一方、液冷媒温度センサ(82)の計測値が目標液冷媒温度を下回っている場合、過冷却膨張弁制御部(93)は、過冷却膨張弁(35)の開度を増やし、過冷却膨張弁(35)から過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)へ送られる冷媒の温度を上昇させる。
   〈熱源側膨張弁制御部の動作〉
 熱源側膨張弁制御部(94)は、液ハンマー回避制御を行う。液ハンマー回避制御は、利用側ユニット(12)の利用側電磁弁(62)が閉状態から開状態に切り換わったことに起因する液ハンマー現象を抑制するために熱源側膨張弁(38)の開度を制御する動作である。ここでは、熱源側膨張弁制御部(94)が行う液ハンマー回避制御を、図5のフロー図を参照しながら説明する。
 ステップST1において、熱源側膨張弁制御部(94)は、冷凍装置(10)が通常運転中か否かを判断する。冷凍装置(10)が通常運転中であれば、熱源側膨張弁制御部(94)は、ステップST2へ移行して液ハンマー回避制御を継続する。一方、冷凍装置(10)が通常運転中でなければ(即ち、デフロスト運転中か、全ての圧縮機(31a~31c)が停止した待機状態である場合には)、液ハンマー回避制御を終了する。
 ステップST2において、熱源側膨張弁制御部(94)は、吐出圧力センサ(85)の計測値HPと、吸入圧力センサ(86)の計測値LPとを読み込む。
 次のステップST3において、熱源側膨張弁制御部(94)は、休止状態の利用側ユニット(12)が存在するか否かを判断する。上述したように、利用側電磁弁(62)を開状態から閉状態へ切り換わって利用側ユニット(12)が休止状態になると、その利用側ユニット(12)に設けられた利用側制御器(99)は、その利用側ユニット(12)が休止状態になったことを示すサーモオフ信号を、主制御器(90)に対して出力する。そこで、熱源側膨張弁制御部(94)は、一部の利用側ユニット(12)からサーモオフ信号を受信したか否かを判断する。
 通常運転中に全ての利用側ユニット(12)からサーモオフ信号を出力していない場合は、全ての利用側ユニット(12)が冷却状態であると判断できる。この場合は、全ての利用側ユニット(12)において利用側電磁弁(62)が開いているため、利用側電磁弁(62)が閉状態から開状態に切り換わることに起因する液ハンマー現象は発生しない。
 そこで、どの利用側ユニット(12)からもサーモオフ信号を受信していない場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、ステップST5へ移行して開度保持動作を行う。例えば、熱源側膨張弁(38)が全開状態でない場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、熱源側膨張弁(38)の開度を全開にまで拡大し、熱源側膨張弁(38)を全開状態に保持する。また、熱源側膨張弁(38)が既に全開状態となっている場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、引き続き熱源側膨張弁(38)を全開状態に保持する。ステップST5が終了すると、熱源側膨張弁制御部(94)は、液ハンマー回避制御を一旦終了する。
 一方、一部の利用側ユニット(12)からサーモオフ信号を受信している場合は、サーモオフ信号を出力した利用側ユニット(12)の利用側電磁弁(62)が閉じている。従って、何の対策も講じなければ、この利用側電磁弁(62)が開く際に液ハンマー現象が生じる可能性がある。ただし、吐出圧力センサ(85)の計測値HPと吸入圧力センサ(86)の計測値LPの差(HP-LP)が充分に小さければ、利用側電磁弁(62)が開く際に液ハンマー現象は生じない。
 そこで、一部の利用側ユニット(12)からサーモオフ信号を受信している場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、ステップST4へ移行する。ステップST4において、熱源側膨張弁制御部(94)は、吐出圧力センサ(85)の計測値HPと吸入圧力センサ(86)の計測値LPの差(HP-LP)が所定の上限圧力差ΔPmax(例えば、2MPa)以上か否かを判断する。
 (HP-LP)が上限圧力差ΔPmax未満であれば、利用側電磁弁(62)が開く際に液ハンマー現象が生じる可能性は非常に低い。そこで、(HP-LP)が上限圧力差ΔPmax未満の場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、ステップST5へ移行して開度保持動作を行い、その後に液ハンマー回避制御を一旦終了する。開度保持動作の内容は、上述の通りである。
 一方、(HP-LP)が上限圧力差ΔPmax以上であれば、休止状態の利用側ユニット(12)に設けられた利用側電磁弁(62)が開く際に、液ハンマー現象が生じる可能性が高い。そこで、この場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、続くステップST6からステップST8に亘る圧力制御動作を行う。この圧力制御動作は、熱源側膨張弁(38)の開度を全開状態よりも縮小し、液側連絡配管(14)を流れる冷媒の圧力を熱源側熱交換器(33)における冷媒の凝縮圧力(即ち、冷凍サイクルの高圧)よりも低くするための動作である。また、この圧力制御動作は、液側連絡配管(14)の冷媒圧力が所定の上限値を超えないように熱源側膨張弁(38)の開度を制御する動作でもある。
 ステップST6において、熱源側膨張弁制御部(94)は、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psと、液冷媒温度センサ(82)の計測値TLとを読み込む。
 次のステップST7において、熱源側膨張弁制御部(94)は、液側連絡配管(14)を流れる冷媒の圧力の目標値である目標圧力Ps_tを決定する。この目標圧力Ps_tが、圧力制御動作における液側連絡配管(14)の冷媒圧力の上限値である。
 具体的に、ステップST7において、熱源側膨張弁制御部(94)は、吸入圧力センサ(86)の計測値LPに所定の下限圧力差ΔPmin(例えば、1MPa)を加えた値Ps_1(=LP+1)と、熱源側ユニット(11)から液側連絡配管(14)へ送り出される液冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度SC_t(例えば、3℃)となるような圧力値Ps_2とを算出する。なお、圧力値Ps_2は、飽和温度が(TL+SC_t)となるような圧力の値であり、冷媒回路(20)に充填された冷媒の物性に基づいて算出される。
 熱源側膨張弁制御部(94)は、算出したPs_1とPs_2の大きい方を目標圧力Ps_tの値に設定する。つまり、熱源側膨張弁制御部(94)は、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psと吸入圧力センサ(86)の計測値LPの差(Ps-LP)が下限圧力差ΔPmin以上となり、且つ熱源側ユニット(11)から液側連絡配管(14)へ送り出される液冷媒の過冷却度が目標過冷却度SC_tとなるように、目標圧力Ps_tの値を設定する。なお、(Ps-LP)は、液側連絡配管(14)を流れる冷媒の圧力とガス側連絡配管(15)を流れる冷媒の圧力の差と実質的に等しい。
 次のステップST8において、熱源側膨張弁制御部(94)は、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psが目標圧力Ps_tとなるように、熱源側膨張弁(38)の開度を調節する。具体的に、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psが目標圧力Ps_tを上回っている場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、熱源側膨張弁(38)の開度を縮小する。一方、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psが目標圧力Ps_tを下回っている場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、熱源側膨張弁(38)の開度を拡大する。このように、熱源側膨張弁制御部(94)が圧力制御動作を行うことによって、液側連絡配管(14)の冷媒圧力が実質的に目標圧力Ps_tに保たれる。
 なお、目標過冷却度SC_tは、“熱源側膨張弁制御部(94)が圧力制御動作を開始する直前において、熱源側ユニット(11)から液側連絡配管(14)へ送り出されていた液冷媒の過冷却度”よりも低い値に設定される。つまり、熱源側膨張弁制御部(94)は、熱源側ユニット(11)が液側連絡配管(14)へ供給する液冷媒の過冷却度が、開度保持動作中に熱源側ユニット(11)が液側連絡配管(14)へ供給する液冷媒の過冷却度よりも小さい所定の目標過冷却度SC_tとなるように、熱源側膨張弁(38)の開度を調節する。このため、熱源側膨張弁(38)の開度は、熱源側膨張弁制御部(94)が圧力制御動作を行うことによって、全開状態よりも小さくなる。
 熱源側膨張弁制御部(94)が圧力制御動作を行うことによって熱源側膨張弁(38)の開度が全開状態よりも小さくなると、熱源側膨張弁(38)を通過後に液側連絡配管(14)を通じて利用側ユニット(12)へ供給される冷媒の圧力は、熱源側膨張弁(38)が全開状態である場合に比べて低くなる。液側連絡配管(14)から利用側ユニット(12)へ供給される冷媒の圧力が低くなると、閉鎖状態となっている利用側電磁弁(62)の一端側と他端側の圧力差が小さくなると同時に、液側連絡配管(14)から利用側ユニット(12)へ供給される冷媒の密度が小さくなる。
 利用側ユニット(12)の利用側電磁弁(62)が閉状態から開状態に切り換わったことに起因する液ハンマー現象は、閉鎖状態となっている利用側電磁弁(62)の一端側と他端側の圧力差が大きいほど生じやすく、また、液側連絡配管(14)から利用側ユニット(12)へ供給される冷媒の密度が大きいほど生じやすい。
 これに対し、熱源側膨張弁制御部(94)は、利用側電磁弁(62)が閉じている休止状態の利用側ユニット(12)が存在し、且つ(HP-LP)が上限圧力差ΔPmax以上である場合に、圧力制御動作を行って熱源側膨張弁(38)の開度を全開状態よりも縮小する。その結果、熱源側膨張弁(38)が全開状態に保持されている場合に比べると、閉鎖状態となっている利用側電磁弁(62)の一端側と他端側の圧力差が縮小し、且つ液側連絡配管(14)から利用側ユニット(12)へ供給される冷媒の密度が小さくなるため、利用側電磁弁(62)が閉状態から開状態に切り換わったことに起因する液ハンマー現象が抑制される。
 熱源側膨張弁制御部(94)は、圧力制御動作中に全ての利用側ユニット(12)が冷却状態になるという条件と、圧力制御動作中に(HP-LP)が上限圧力差ΔPmax未満になるという条件の何れか一方が成立すると、圧力制御動作を終了して開度保持動作を行う。
  -実施形態の効果-
 本実施形態の冷凍装置(10)において、一部の利用側ユニット(12)が休止状態となり、且つ液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差(Ps-LP)が所定の上限圧力差ΔPmax以上になると、主制御器(90)の熱源側膨張弁制御部(94)は、圧力制御動作を行い、熱源側膨張弁(38)の開度を開度保持動作中よりも小さくする。その結果、休止状態の利用側ユニット(12)では、閉鎖状態の利用側電磁弁(62)の一端側に存在する液冷媒の圧力と密度が、熱源側膨張弁(38)が全開状態のままである場合に比べて低くなる。つまり、休止状態の利用側ユニット(12)では、熱源側膨張弁(38)が全開状態に保持された状態に比べ、閉鎖状態の利用側電磁弁(62)の一端側と他端側の圧力差が小さくなり、閉鎖状態の利用側電磁弁(62)の一端側に存在する液冷媒の密度が小さくなる。このため、熱源側ユニット(11)に設けられた熱源側膨張弁(38)の開度調節を行うことによって、利用側電磁弁(62)が閉鎖状態から開放状態に切り換わることに起因する液ハンマー現象を抑えることができる。従って、本実施形態によれば、冷凍装置(10)に新たな部材を追加すること無く、液ハンマー現象を抑えることが可能となる。
 また、本実施形態の冷凍装置(10)では、熱源側膨張弁(38)の開度を制御することによって液ハンマー現象の抑制を行っている。このため、従来のように電気ヒータを用いて液ハンマー現象を抑制する場合とは異なり、液ハンマー現象の抑制に伴う消費電力の増加は殆ど無い。従って、本実施形態によれば、冷凍装置(10)のランニングコストの増加を回避しつつ、液ハンマー現象を抑制することができる。
 ここで、主制御器(90)の熱源側膨張弁制御部(94)が圧力制御動作を行う状態では、一部の利用側ユニット(12)が休止状態となっている。この状態では、冷却状態となっている利用側ユニット(12)が存在する。そして、この状態において液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が小さくなり過ぎると、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の流量が少なくなり過ぎ、冷却状態の利用側ユニット(12)において充分な冷却能力が得られなくなるおそれがある。
 これに対し、本実施形態によれば、熱源側膨張弁制御部(94)の圧力制御動作中における液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差(Ps-LP)を、下限圧力差ΔPmin以上に保つことができる。従って、本実施形態によれば、熱源側膨張弁制御部(94)の圧力制御動作中においても、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の流量を確保することができ、冷却状態の利用側ユニット(12)において充分な冷却能力が得ることが可能となる。
 ここで、液側連絡配管(14)から利用側ユニット(12)へ導入される冷媒が気液二相状態になると、気液二相状態の冷媒が利用側膨張弁(63)を通過することとなり、利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の流量を充分に確保できなくなるおそれがある。その結果、利用側熱交換器(61)において充分な冷却能力が得られないおそれがある。
 本実施形態の冷凍装置(10)において、圧力制御動作中の熱源側膨張弁制御部(94)は、圧力制御動作中に熱源側ユニット(11)が液側連絡配管(14)へ供給する液冷媒の過冷却度が目標過冷却度SC_tとなるように、熱源側膨張弁(38)の開度を調節する。このため、制御器(90)の圧力制御動作中に冷却状態となっている利用側ユニット(12)に対し、液側連絡配管(14)から液単相状態の冷媒を確実に供給することができる。また、利用側電磁弁(62)が閉鎖状態から開放状態に切り換わった利用側ユニット(12)に対しても、液側連絡配管(14)から液単相状態の冷媒を確実に供給することができる。従って、本実施形態によれば、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の流量を充分に確保でき、その利用側熱交換器(61)に充分な冷却能力を発揮させることが可能となる。
  -実施形態1の変形例1-
 上述したように、本実施形態の主制御器(90)の熱源側膨張弁制御部(94)は、熱源側膨張弁(38)を全開状態に保つ動作を開度保持動作として行うように構成されている。これに対し、この熱源側膨張弁制御部(94)は、熱源側膨張弁(38)の開度をほぼ全開に近い一定の開度に保つ動作を開度保持動作として行うように構成されていてもよい。
  -実施形態1の変形例2-
 上述したように、本実施形態の主制御器(90)の熱源側膨張弁制御部(94)は、液側連絡配管(14)の冷媒圧力が目標圧力Ps_tとなるように熱源側膨張弁(38)の開度を調節する動作を、圧力制御動作として行う。これに対し、この熱源側膨張弁制御部(94)は、液側連絡配管(14)の冷媒圧力が目標圧力Ps_t以下となるように熱源側膨張弁(38)の開度を調節する動作を、圧力制御動作として行ってもよい。液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psが目標圧力Ps_tを下回っている場合、本変形例の熱源側膨張弁制御部(94)は、熱源側膨張弁(38)の開度を拡大せずに保持する。
 《実施形態2》
 実施形態2について説明する。本実施形態の冷凍装置(10)は、実施形態1の主制御器(90)において、熱源側膨張弁制御部(94)が行う動作を変更したものである。ここでは、本実施形態の熱源側膨張弁制御部(94)が行う動作について、実施形態1と異なる点を説明する。
 本実施形態の熱源側膨張弁制御部(94)は、通常時圧力制御動作を行うように構成されている。通常時圧力制御動作は、液側連絡配管(14)の冷媒圧力が所定の上限液圧以下となるように、熱源側膨張弁(38)の開度を制御する動作でもある。熱源側膨張弁制御部(94)は、どの利用側ユニット(12)からもサーモオフ信号を受信していない場合に、開度保持動作に代えて通常時圧力制御動作を行う。
 熱源側膨張弁制御部(94)は、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psが所定の上限値以下となるように熱源側膨張弁(38)の開度を制御する動作を、通常時圧力制御動作として行う。具体的に、吐出圧力センサ(85)の計測値HPが上限液圧を上回っている場合、熱源側膨張弁制御部(94)は、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psが上限液圧以下となるように、熱源側膨張弁(38)の開度を絞る。その結果、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psが上限液圧以下に保たれる。
 ここで、冷凍装置を更新する際には、更新前の冷凍装置を構成していた既設の連絡配管(14,15)を用いて、新しい冷凍装置(10)を設置することがある。そして、更新前と更新後で冷凍装置の使用する冷媒が異なる場合(例えば、更新前の冷凍装置がR22を用いており、更新後の新しい冷凍装置(10)がR410Aを用いている場合)には、冷凍装置が行う冷凍サイクルの高圧の上限値が、更新前の冷凍装置に比べて更新後の冷凍装置(10)の方が高くなることがある。このような場合には、更新後の新しい冷凍装置(10)が行う冷凍サイクルの高圧の上限値が、既設の液側連絡配管(14)の許容圧力を上回ることがある。そこで、本実施形態の冷凍装置(10)は、このような場合でも液側連絡配管(14)の冷媒圧力をその許容圧力以下に抑えるため、通常時圧力制御動作を行う。従って、通常時圧力制御動作における上限液圧は、液側連絡配管(14)の許容圧力以下の値に設定される。
 また、本実施形態では、熱源側膨張弁制御部(94)が行う圧力制御動作が、実施形態1と異なっている。ここでは、熱源側膨張弁制御部(94)が行う圧力制御動作について、実施形態1と異なる点を説明する。
 本実施形態の熱源側膨張弁制御部(94)が行う圧力制御動作は、図5のステップST7における動作が、実施形態1と異なっている。図5のステップST7において、本実施形態の熱源側膨張弁制御部(94)は、“圧力値Ps_1と圧力値Ps_2の大きい方”と“予め記憶している上限液圧”とを比較し、両者のうちの低い方を目標圧力Ps_tの値に設定する。つまり、本実施形態の熱源側膨張弁制御部(94)は、圧力制御動作中も液側連絡配管(14)の冷媒圧力が常に上限液圧以下に保たれるように、目標圧力Ps_tの値を設定する。
 《その他の実施形態》
 実施形態1及び2の冷凍装置(10)において、主制御器(90)の過冷却膨張弁制御部(93)は、以下で説明する流量保持動作を行うように構成されていてもよい。ここでは、本変形例の過冷却膨張弁制御部(93)が行う動作について、実施形態1と異なる点を説明する。
 流量保持動作は、熱源側膨張弁制御部(94)が圧力制御動作を行っているとき(即ち、一部の利用側ユニット(12)が休止状態となっているとき)に液側連絡配管(14)の冷媒圧力とガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の基準圧力差(本変形例では、10MPa)未満になっても、液側連絡配管(14)から冷却状態の利用側ユニット(12)へ供給される冷媒の質量流量を確保するための動作である。本実施形態の過冷却膨張弁制御部(93)は、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の温度を引き下げるために過冷却膨張弁(35)の開度を制御する動作を、流量保持動作として行う。
 上述したように、過冷却膨張弁制御部(93)は、液冷媒温度センサ(82)の計測値TLが目標液冷媒温度となるように、過冷却膨張弁(35)の開度を制御する。そして、流量保持動作中において、過冷却膨張弁制御部(93)は、目標液冷媒温度T_tを以下で説明するように設定する。
 具体的に、過冷却膨張弁制御部(93)は、液冷媒圧力センサ(87)の計測値と、吸入圧力センサ(86)の計測値と、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)の開度とを、X秒(例えば5秒)毎に読み込む。そして、過冷却膨張弁制御部(93)は、ステップST11において、現在の液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psと、現在の吸入圧力センサ(86)の計測値LPを用いて、(Ps-LP)の値が基準圧力差未満か否かを判定する。
 (Ps-LP)の値が基準圧力差以上である場合、過冷却膨張弁制御部(93)は、液側連絡配管(14)を流れる冷媒の質量流量が十分に確保されていると判断し、流量保持動作を終了する。一方、(Ps-LP)の値が基準圧力差未満である場合、過冷却膨張弁制御部(93)は、ステップST12へ移行する。
 ステップST12において、過冷却膨張弁制御部(93)は、現時点のX秒前における、液冷媒圧力センサ(87)の計測値Ps’、液冷媒温度センサ(82)の計測値TL’、吸入圧力センサ(86)の計測値LP’、及び冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)の開度VO’を用いて、現時点のX秒前に液側連絡配管(14)を流れていた冷媒の質量流量を算出する。つまり、過冷却膨張弁制御部(93)は、冷却状態となっている利用側ユニット(12)の一つずつについて、利用側膨張弁(63)を通過する冷媒の質量流量を算出し、それらの合計値を、現時点のX秒前に液側連絡配管(14)を流れていた冷媒の質量流量とする。
 具体的に、過冷却膨張弁制御部(93)は、計測値Ps’と計測値TL’と冷媒の物性とを用いて、現時点のX秒前に液側連絡配管(14)を流れていた冷媒の密度ρ’を算出する。また、過冷却膨張弁制御部(93)は、計測値Ps’と計測値LP’と開度VO’とを用いて、現時点のX秒前に利用側膨張弁(63)を流れていた冷媒の体積流量VL’を算出する。そして、過冷却膨張弁制御部(93)は、体積流量VL’に密度ρ’を乗ずることによって、現時点のX秒前に各利用側膨張弁(63)を流れていた冷媒の質量流量Gev’(Gev’=ρ’×VL’)を個別に算出し、各利用側膨張弁(63)における質量流量Gev’の合計値を、現時点のX秒前に液側連絡配管(14)を流れていた冷媒の質量流量G’(=ΣGev’)とする。なお、休止状態である利用側ユニット(12)が一台だけの場合は、休止状態となっている一台の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)における質量流量Gev’が、現時点のX秒前に液側連絡配管(14)を流れていた冷媒の質量流量G’(=Gev’)となる。
 次のステップST13において、過冷却膨張弁制御部(93)は、現時点における液冷媒圧力センサ(87)の計測値Ps、吸入圧力センサ(86)の計測値LP、冷却状態の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)の開度VOとを用いて、等価密度ρを算出する。
 具体的に、過冷却膨張弁制御部(93)は、計測値Psと計測値LPと開度VOとを用いて、現時点で各利用側膨張弁(63)を流れている冷媒の体積流量VLevを個別に算出し、各利用側膨張弁(63)における体積流量VLevの合計値を、現時点で液側連絡配管(14)を流れている冷媒の体積流量VL(=ΣVLev)とする。なお、休止状態である利用側ユニット(12)が一台だけの場合は、休止状態となっている一台の利用側ユニット(12)の利用側膨張弁(63)における体積流量Vevが、現時点で液側連絡配管(14)を流れている冷媒の体積流量VL(=VLev)となる。そして、過冷却膨張弁制御部(93)は、現時点のX秒前に液側連絡配管(14)を流れていた冷媒の質量流量G’を、現時点で液側連絡配管(14)を流れている冷媒の体積流量VLで除した値を、等価密度ρ(ρ=G’/VL)とする。
 次のステップST14において、過冷却膨張弁制御部(93)は、目標液冷媒温度T_tを設定する。具体的に、過冷却膨張弁制御部(93)は、現時点における液冷媒圧力センサ(87)の計測値Psと、ステップST13において算出した等価密度ρと、冷媒の物性とを用いて、圧力が計測値Psのときに密度が等価密度ρとなるような温度を算出し、その温度の値を目標液冷媒温度T_tとする。
 そして、次のステップST15において、過冷却膨張弁制御部(93)は、液冷媒温度センサ(82)の計測値が目標液冷媒温度T_tとなるように、過冷却膨張弁(35)の開度を制御する。液冷媒温度センサ(82)の計測値が目標液冷媒温度T_tよりも高い場合、過冷却膨張弁制御部(93)は、過冷却膨張弁(35)の開度を絞る。その結果、過冷却膨張弁(35)を通過後に過冷却熱交換器(34)の第2流路(34b)へ供給される冷媒の温度が低下し、過冷却熱交換器(34)の第1流路(34a)から流出する冷媒の温度が低下し、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ供給される冷媒の密度が高くなる。従って、(Ps-TL)の値が基準圧力差未満となり、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ供給される冷媒の体積流量が少ない状態であっても、過冷却熱交換器(34)から液側連絡配管(14)へ供給される冷媒の質量流量が確保され、その結果、利用側ユニット(12)の冷却能力が確保される。
 以上説明したように、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置について有用である。
 10  冷凍装置
 11  熱源側ユニット
 12  利用側ユニット
 14  液側連絡配管
 15  ガス側連絡配管
 20  冷媒回路
 31a  第1圧縮機
 31b  第2圧縮機
 31c  第3圧縮機
 33  熱源側熱交換器
 34  過冷却熱交換器
 35  熱源側膨張弁
 53c  第3熱源側液管(配管)
 61  利用側熱交換器
 63  利用側膨張弁
 62  利用側電磁弁
 90  制御器

Claims (5)

  1.  熱源側ユニット(11)と複数の利用側ユニット(12)が液側連絡配管(14)及びガス側連絡配管(15)を介して接続され、上記複数の利用側ユニット(12)が互いに並列に配置された冷媒回路(20)を備え、
     上記冷媒回路(20)で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
     上記熱源側ユニット(11)は、圧縮機(31a~31c)と、熱源側熱交換器(33)と、該熱源側熱交換器(33)で凝縮した冷媒を上記液側連絡配管(14)へ送るための配管(53c)に設けられた熱源側膨張弁(38)とを有し、
     上記各利用側ユニット(12)は、直列に配置された利用側熱交換器(61)と利用側膨張弁(63)と利用側電磁弁(62)とを有し、上記利用側電磁弁(62)が開いて上記利用側熱交換器(61)が蒸発器として機能する冷却状態と、上記利用側電磁弁(62)が閉じて上記利用側熱交換器(61)における冷媒の流通が遮断される休止状態とに切り換わる一方、
     一部の上記利用側ユニット(12)が休止状態になっているときに、上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力が所定の上限値を超えないように上記熱源側膨張弁(38)の開度を制御する圧力制御動作を行う制御器(90)を備えている
    ことを特徴とする冷凍装置。
  2.  請求項1において、
     上記制御器(90)は、一部の上記利用側ユニット(12)が休止状態となり且つ上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の上限圧力差以上になっているときに、上記圧力制御動作を行う
    ことを特徴とする冷凍装置。
  3.  請求項2において、
     上記圧力制御動作中の上記制御器(90)は、上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が上記上限圧力差よりも小さい下限圧力差以上となる範囲で上記熱源側膨張弁(38)の開度を調節する
    ことを特徴とする冷凍装置。
  4.  請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
     上記熱源側ユニット(11)は、上記熱源側熱交換器(33)で凝縮して上記液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒を、冷却用流体と熱交換させて冷却する過冷却熱交換器(34)を有している
    ことを特徴とする冷凍装置。
  5.  請求項4において、
     上記熱源側ユニット(11)は、
      上記熱源側熱交換器(33)で凝縮した冷媒の一部を上記冷却用流体として上記過冷却熱交換器(34)へ供給する過冷却用配管(54m)と、
      上記過冷却用配管(54m)に設けられた過冷却膨張弁(35)とを有し、
     上記制御器(90)は、上記圧力制御動作中に上記液側連絡配管(14)の冷媒圧力と上記ガス側連絡配管(15)の冷媒圧力の差が所定の基準圧力差未満になると、上記過冷却熱交換器(34)から上記液側連絡配管(14)へ送られる液冷媒の温度を引き下げるために上記過冷却膨張弁(35)の開度を制御するように構成されている
    ことを特徴とする冷凍装置。
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