JP2008309479A - Refrigerating unit - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は運転周波数が可変のインバータ圧縮機及び運転周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、一定速圧縮機の始動の抑制に関するものである。 The present invention relates to suppression of starting of a constant speed compressor in a refrigeration apparatus including an inverter compressor having a variable operation frequency and a constant speed compressor having a constant operation frequency.
運転周波数が可変のインバータ圧縮機と運転周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置は、冷媒回路の低圧圧力等に応じて連続的に出力を変動させることができることが特徴である(特許文献1参照)。しかし、連続的に出力を変動させるためには、特許文献1に示されているようにインバータ圧縮機の運転周波数と一定速圧縮機の始動を適切に組み合わせる必要がある。
図3はインバータ圧縮機及び一定速圧縮機を搭載した冷凍装置において、圧縮機の低圧圧力を目標値に近づけるように圧縮機の出力制御を行った場合の例である。横軸は時間、縦軸は低圧圧力を表している。領域Aから領域Dまでの4つの領域を設定したゾーン制御を行っており、領域Bと領域Cの境界を目標値としている。このゾーン制御について詳しく説明する。 FIG. 3 shows an example in which the output control of the compressor is performed so that the low pressure of the compressor approaches the target value in a refrigeration apparatus equipped with an inverter compressor and a constant speed compressor. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents low pressure. Zone control is performed in which four regions from region A to region D are set, and the boundary between region B and region C is set as a target value. This zone control will be described in detail.
低圧圧力が領域Aに位置する場合、低圧圧力は目標値に比べて非常に大きいことから冷凍能力が不足していると考えられるため、圧縮機の出力を大きく増加させる。低圧圧力が領域Bに位置する場合、低圧圧力は目標値に比べて大きいことから冷凍能力が不足していると考えられるため、圧縮機の出力を微小量増加させる。次に、低圧圧力が領域Cに位置する場合、低圧圧力は目標値に比べて小さいことから冷凍能力は充分であるため、圧縮機の出力を減少させる。低圧圧力が領域Dに位置する場合、低圧圧力は目標値に比べて非常に小さいことから冷凍能力が過剰となっているため、圧縮機の出力を大きく減少させる。 When the low pressure is located in the region A, since the low pressure is very large as compared with the target value, it is considered that the refrigerating capacity is insufficient, so the output of the compressor is greatly increased. When the low pressure is located in the region B, since the low pressure is larger than the target value, it is considered that the refrigerating capacity is insufficient, so the output of the compressor is increased by a small amount. Next, when the low-pressure pressure is located in the region C, since the low-pressure pressure is smaller than the target value, the refrigerating capacity is sufficient, so the output of the compressor is reduced. When the low-pressure pressure is located in the region D, since the low-pressure pressure is very small compared to the target value, the refrigerating capacity is excessive, so that the output of the compressor is greatly reduced.
このように圧縮機の出力を制御するため、低圧圧力が状態ア、状態イ、状態ウにある時はいずれも領域Cに対応した制御が行われる。状態アと状態イでは、低圧圧力の値は同一であるが、低圧圧力の変化は下降傾向と上昇傾向であり正反対であるにも係らず同一の制御となる。また、状態イと状態ウでは、低圧圧力の変化の傾向は同一であるが、低圧圧力の値が異なっているにも係らず同一の制御となる。さらに、状態アと状態ウでは、低圧圧力の値及び低圧圧力の変化の傾向共に異なっているにも係らず同一の制御となってしまう。 In order to control the output of the compressor in this way, control corresponding to the region C is performed when the low pressure is in the state A, the state A, or the state C. In the state A and the state A, the value of the low-pressure pressure is the same, but the change in the low-pressure pressure is the same control regardless of whether it is a downward trend or an upward trend and the opposite. Moreover, although the tendency of the change of the low pressure is the same in the state A and the state C, the same control is performed although the value of the low pressure is different. Further, in the state A and the state C, although the value of the low pressure and the tendency of the change in the low pressure are different, the same control is performed.
以上のように、計測値または計測値から得られる計算値と閾値とを比較することによって圧縮機の運転制御を行う従来の制御方法(ゾーン制御等)では、冷凍装置の状態を正確に把握し、必要な冷凍能力を効率よく出力できるように圧縮機を運転制御することは困難である。 As described above, in the conventional control method (zone control, etc.) for controlling the operation of the compressor by comparing the measured value or the calculated value obtained from the measured value with the threshold value, the state of the refrigeration apparatus is accurately grasped. It is difficult to control the operation of the compressor so that the necessary refrigeration capacity can be output efficiently.
本願発明は上記の課題を解決するものであり、低圧圧力とインバータ圧縮機の運転周波数と一定速圧縮機の運転台数とから必要とされる冷凍能力を算出する運転制御方法である。特に、インバータ圧縮機の運転周波数が所定値以上でない場合に一定速圧縮機の始動を抑制することで、冷凍能力が過剰となることを防止し省エネ運転を可能としている。 The present invention solves the above-described problem, and is an operation control method for calculating the required refrigeration capacity from the low pressure, the inverter compressor operating frequency, and the number of constant speed compressors operated. In particular, when the operation frequency of the inverter compressor is not equal to or higher than a predetermined value, the start of the constant speed compressor is suppressed, thereby preventing the refrigerating capacity from becoming excessive and enabling energy saving operation.
請求項1記載の発明は、運転周波数が可変のインバータ圧縮機と、運転周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、前記インバータ圧縮機の運転周波数と前記一定速圧縮機の運転台数を制御するコントローラを備え、前記冷凍装置の冷凍能力を通常よりも高く設定する高鮮度モードを備え、前記コントローラから前記一定速圧縮機の運転台数を増加させる信号が出力され、前記冷凍装置の運転モードが高鮮度モードに設定され、前記コントローラから出力される前記インバータ圧縮機の運転周波数が所定値以下である時、または、前記コントローラから前記一定速圧縮機の運転台数を増加させる信号が出力され、前記冷凍装置の運転モードが通常モードに設定され、前記コントローラから出力される前記インバータ圧縮機の運転周波数が前記所定値よりも大きい第二の所定値以下である時、運転台数の増加台数を一台減少させ、前記インバータ圧縮機の運転周波数を最大運転周波数とすることを特徴とする。 The invention described in claim 1 is a refrigeration apparatus comprising an inverter compressor having a variable operating frequency and a constant speed compressor having a constant operating frequency, wherein the operating frequency of the inverter compressor and the number of operating constant speed compressors are A controller that controls the refrigeration apparatus, a high freshness mode that sets the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus higher than normal, and a signal that increases the number of operating constant-speed compressors is output from the controller, and the operation of the refrigeration apparatus When the mode is set to the high freshness mode and the operation frequency of the inverter compressor output from the controller is equal to or lower than a predetermined value, or the controller outputs a signal for increasing the number of operating constant speed compressors. The operation mode of the inverter compressor is set to the normal mode and output from the controller. When the wave number is less than the predetermined value a second predetermined value greater than the decreases single increase the number of the number of operating units, characterized by a maximum operating frequency the operating frequency of the inverter compressor.
請求項1記載の発明によれば、運転周波数が可変のインバータ圧縮機と、運転周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、前記インバータ圧縮機の運転周波数と前記一定速圧縮機の運転台数を制御するコントローラを備え、前記冷凍装置の冷凍能力を通常よりも高く設定する高鮮度モードを備え、前記コントローラから前記一定速圧縮機の運転台数を増加させる信号が出力され、前記冷凍装置の運転モードが高鮮度モードに設定され、前記コントローラから出力される前記インバータ圧縮機の運転周波数が所定値以下である時、または、前記コントローラから前記一定速圧縮機の運転台数を増加させる信号が出力され、前記冷凍装置の運転モードが通常モードに設定され、前記コントローラから出力される前記インバータ圧縮機の運転周波数が前記所定値よりも大きい第二の所定値以下である時、運転台数の増加台数を一台減少させ、前記インバータ圧縮機の運転周波数を最大運転周波数とすることにより、インバータ圧縮機の運転周波数が所定値以上に上昇する前に一定速圧縮機が始動することを防止し、インバータ圧縮機の出力を最大とすることで冷凍装置が必要とする冷凍能力を確保できる。さらに、高鮮度モード時においては前記所定値を前記第二の所定値より低い値に設定することにより、一定速圧縮機の始動抑制がなされにくいようにできるため、通常モードに比べて高い冷凍能力を出力することができる。 According to the first aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus including the inverter compressor having a variable operation frequency and the constant speed compressor having a constant operation frequency, the operation frequency of the inverter compressor and the constant speed compressor A controller for controlling the number of operating units, a high freshness mode for setting the refrigerating capacity of the refrigerating apparatus higher than normal, and a signal for increasing the operating number of the constant speed compressors is output from the controller; Is set to the high freshness mode, and when the operation frequency of the inverter compressor output from the controller is equal to or lower than a predetermined value, or a signal for increasing the number of operating constant speed compressors from the controller. The inverter compressor that is output, the operation mode of the refrigeration apparatus is set to the normal mode, and is output from the controller When the operating frequency is equal to or less than a second predetermined value greater than the predetermined value, the increase in the number of operating units is decreased by one, and the operating frequency of the inverter compressor is set to the maximum operating frequency. By preventing the constant speed compressor from starting before the operating frequency rises to a predetermined value or more and maximizing the output of the inverter compressor, the refrigeration capacity required by the refrigeration apparatus can be secured. Furthermore, since the predetermined value is set to a value lower than the second predetermined value in the high freshness mode, it is possible to prevent the start of the constant speed compressor from being suppressed, so that the refrigerating capacity is higher than that in the normal mode. Can be output.
以下、図面を用いて本願発明の実施方法について詳細に説明する。 Hereinafter, the implementation method of this invention is demonstrated in detail using drawing.
図1は本願発明を適用した冷凍装置の冷媒回路図である。この冷凍装置はインバータによって回転数を制御することができるインバータスクロールコンプレッサ(インバータ圧縮機)10を一台備える。なお本願発明において、コンプレッサはレシプロ型、スクリュー型、ロータリー型等の圧縮方式の種類は問わず、密閉式又は半密閉式のどちらの形式でも適用可能である。 FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus to which the present invention is applied. This refrigeration apparatus includes one inverter scroll compressor (inverter compressor) 10 that can control the rotation speed by an inverter. In the present invention, the compressor is applicable to either a hermetic type or a semi-hermetic type regardless of the type of compression method such as a reciprocating type, a screw type, or a rotary type.
本実施例において、使用冷媒としてHFC系冷媒を想定しているが、CFC系冷媒、HCFC系冷媒、自然冷媒等の他の冷媒を用いても同様の効果を得ることが可能である。 In this embodiment, an HFC refrigerant is assumed as the refrigerant to be used, but the same effect can be obtained by using other refrigerants such as a CFC refrigerant, an HCFC refrigerant, and a natural refrigerant.
インバータ圧縮機10は低温低圧の気体冷媒を吸入し圧縮することで高温高圧の冷媒として吐出する。吐出された高温高圧の冷媒はオイルセパレータ13に流入する。オイルセパレータ13において冷媒中に含まれる潤滑油は分離及び貯溜される。 The inverter compressor 10 sucks and compresses the low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant and discharges it as a high-temperature and high-pressure refrigerant. The discharged high-temperature and high-pressure refrigerant flows into the oil separator 13. In the oil separator 13, the lubricating oil contained in the refrigerant is separated and stored.
分離された潤滑油はサービスバルブ26を介してストレーナ27に流入し、ストレーナ27によって潤滑油中の混入物が取り除かれる。混入物が取り除かれた潤滑油は、電磁弁28を介して圧縮機10に戻される。この時、圧縮機に取設されたフロートスイッチ23によって圧縮機中の潤滑油量が計測され、圧縮機中の潤滑油量が一定となるように電磁弁28が開閉される。 The separated lubricating oil flows into the strainer 27 through the service valve 26, and contaminants in the lubricating oil are removed by the strainer 27. The lubricating oil from which the contaminants have been removed is returned to the compressor 10 via the electromagnetic valve 28. At this time, the amount of lubricating oil in the compressor is measured by the float switch 23 installed in the compressor, and the electromagnetic valve 28 is opened and closed so that the amount of lubricating oil in the compressor becomes constant.
また、圧縮機に戻す潤滑油に液冷媒が含まれた場合、圧縮機内の圧縮機構において潤滑が不十分となり不良となる可能性があるため、キャピラリーチューブ29において減圧し冷媒を完全に気化させている。キャピラリーチューブ29により冷媒を気化させることで、潤滑油を冷却する効果もある。 In addition, when liquid refrigerant is included in the lubricating oil returned to the compressor, there is a possibility that the compression mechanism in the compressor may be insufficiently lubricated and become defective, so the pressure is reduced in the capillary tube 29 and the refrigerant is completely vaporized. Yes. By evaporating the refrigerant with the capillary tube 29, there is also an effect of cooling the lubricating oil.
オイルセパレータ13において潤滑油が取り除かれた冷媒は凝縮器14に流入し、高温高圧の冷媒は冷却ファン63によって空気冷却され凝縮・液化する。本実施例では空冷式凝縮器を用いているが、水冷式や蒸発式の凝縮器でも良い。また、本実施例では凝縮器と圧縮機等を同一筐体に配設する一体型の冷凍機を想定しているが、これに限らず圧縮機等の冷凍機とコンデンシングユニットを別々に設ける分離設置型でも良い。 The refrigerant from which the lubricating oil has been removed in the oil separator 13 flows into the condenser 14, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is cooled by the cooling fan 63 and condensed and liquefied. In this embodiment, an air-cooled condenser is used, but a water-cooled or evaporative condenser may be used. In this embodiment, an integrated refrigerator in which the condenser and the compressor are disposed in the same casing is assumed. However, the present invention is not limited to this, and the refrigerator and the condensing unit are separately provided. A separate installation type may be used.
凝縮器14において液化した冷媒は凝縮器14から流出し、レシーバタンク15に貯溜される。レシーバタンク15は冷凍装置に不良が発生し、冷媒回路内部の圧力及び温度が非常に高くなった際の安全装置として可溶栓46を有している。 The refrigerant liquefied in the condenser 14 flows out of the condenser 14 and is stored in the receiver tank 15. The receiver tank 15 has a fusible plug 46 as a safety device when a defect occurs in the refrigeration apparatus and the pressure and temperature inside the refrigerant circuit become very high.
圧縮機の高圧圧力として、本冷凍装置ではレシーバタンク15内の圧力を計測し圧縮機等の制御を行っている。レシーバタンク15はキャピラリーチューブ57を介して高圧センサ58に配管接続されており、高圧センサ58によって圧縮機の高圧圧力が計測される。また、圧縮機の高圧圧力を目視にて随時観察するために、レシーバタンク15はキャピラリーチューブ57及び61を介して高圧圧力計62に配管接続されている。なお、レシーバタンク15ではなく、圧縮機10の吐出口から直接高圧圧力の計測を行なっても良い。 As the high pressure of the compressor, the refrigeration apparatus measures the pressure in the receiver tank 15 and controls the compressor and the like. The receiver tank 15 is connected to a high pressure sensor 58 via a capillary tube 57, and the high pressure sensor 58 measures the high pressure of the compressor. The receiver tank 15 is connected to a high pressure gauge 62 via capillary tubes 57 and 61 in order to observe the high pressure of the compressor as needed. Note that the high pressure may be measured directly from the discharge port of the compressor 10 instead of the receiver tank 15.
液冷媒の冷凍能力を高めるために、レシーバタンク15内に貯留された液冷媒は過冷却器16において再度、冷却ファン63によって空気冷却されることで過冷却される。本実施例では、凝縮器14及び過冷却器16を一体型としているものを用いているが、凝縮器と過冷却器を夫々個別に設けても良い。 In order to increase the refrigerating capacity of the liquid refrigerant, the liquid refrigerant stored in the receiver tank 15 is supercooled by the air cooling by the cooling fan 63 in the supercooler 16 again. In the present embodiment, the condenser 14 and the supercooler 16 are integrated, but the condenser and the supercooler may be provided separately.
過冷却された液冷媒はサービスバルブ48を介してフィルタドライヤ17に流入する。フィルタドライヤ17において冷媒中の水分は除去され、モイスチャインジケータ18において水分量を確認した後、液冷媒は店舗内に設置されたショーケース等の蒸発器(図示しない)に流出する。 The supercooled liquid refrigerant flows into the filter dryer 17 through the service valve 48. The moisture in the refrigerant is removed by the filter dryer 17, and after confirming the amount of moisture by the moisture indicator 18, the liquid refrigerant flows out to an evaporator (not shown) such as a showcase installed in the store.
本実施例では圧縮機を冷却するためにリキッドインジェクション機構を用いている。このため、レシーバタンク15からサービスバルブ34、ストレーナ35、電動弁36、電磁弁37を介して圧縮機10へリキッドインジェクション回路が設けられている。 In this embodiment, a liquid injection mechanism is used to cool the compressor. For this reason, a liquid injection circuit is provided from the receiver tank 15 to the compressor 10 via the service valve 34, the strainer 35, the electric valve 36, and the electromagnetic valve 37.
ストレーナ35によって混入物を除去された液冷媒は電動弁36によって減圧され、圧縮機10の冷却を行う。電磁弁37の開閉及び電動弁36の開閉度は圧縮機10の動作状態及び圧縮機10の温度によって調整される。圧縮機10の高圧圧力が非常に大きくなった時には圧縮機10にキャピラリーチューブ51を介して配設された高圧圧力スイッチ52によって圧縮機は緊急停止される。 The liquid refrigerant from which contaminants have been removed by the strainer 35 is decompressed by the motor-operated valve 36 to cool the compressor 10. The degree of opening and closing of the electromagnetic valve 37 and the degree of opening and closing of the electric valve 36 are adjusted by the operating state of the compressor 10 and the temperature of the compressor 10. When the high pressure of the compressor 10 becomes very large, the compressor is urgently stopped by a high pressure switch 52 disposed in the compressor 10 via the capillary tube 51.
蒸発器において気化し冷却を行い、低温低圧となった冷媒は液冷媒を含んで冷凍装置に戻る(液バック)可能性があるため、アキュムレータ19に一度流入させアキュムレータ19において液冷媒と気体冷媒を分離する。液バックの原因としては、膨張弁の不良や蒸発器のフィルターの目詰まりなどが考えられ、液バックにより圧縮機10のケース内に液冷媒が進入し液圧縮による圧縮機構の破損や、液冷媒を吐出する際に多量の潤滑油が一緒に吐出されることによる潤滑不足などが発生する可能性がある。 Since the refrigerant that has been vaporized and cooled in the evaporator and has reached low temperature and low pressure may return to the refrigeration system including the liquid refrigerant (liquid back), the refrigerant and the gaseous refrigerant are allowed to flow into the accumulator 19 once and then the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant are To separate. Possible causes of the liquid back include a defective expansion valve and clogging of the evaporator filter. The liquid refrigerant enters the case of the compressor 10 due to the liquid back, breakage of the compression mechanism due to liquid compression, liquid refrigerant When a large amount of lubricating oil is discharged together, there may be a lack of lubrication.
アキュムレータ19において液冷媒は貯溜され気体冷媒のみが流出し、ストレーナ20を介して圧縮機10に吸引される。本実施例では、圧縮機10の低圧圧力として蒸発器から戻った冷媒の圧力を利用しているため、アキュムレータ19の入口側を低圧センサ59と配管接続している。なお、アキュムレータ19からではなく、圧縮機10の吸込口から直接低圧圧力を計測しても良い。 In the accumulator 19, the liquid refrigerant is stored, and only the gaseous refrigerant flows out and is sucked into the compressor 10 through the strainer 20. In this embodiment, since the pressure of the refrigerant returned from the evaporator is used as the low pressure of the compressor 10, the inlet side of the accumulator 19 is connected to the low pressure sensor 59 by piping. The low pressure may be measured directly from the suction port of the compressor 10 instead of from the accumulator 19.
次に本実施例におけるインバータ圧縮機10の制御の流れについて、図1、図4、図5を用いて説明する。本制御方法は現在の低圧圧力LP及び運転周波数CFと目標低圧圧力TLPとから、冷凍装置が必要としている圧縮機の目標運転周波数TCFを求め、得られた目標運転周波数TCFとなるようにインバータ圧縮機の運転周波数を制御するものである。 Next, the control flow of the inverter compressor 10 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 4, and 5. In this control method, the target operating frequency TCF of the compressor required by the refrigeration system is obtained from the current low pressure LP and operating frequency CF and the target low pressure TLP, and the inverter is compressed so that the obtained target operating frequency TCF is obtained. It controls the operating frequency of the machine.
図4は目標運転周波数TCFを算出する際の流れ図である。まず、目標運転周波数TCFの算出が開始される段階(S100)で、低圧圧力LPが計測される。目標低圧圧力TLPは冷凍装置に固有の値であるため、事前に実験を行い被冷却物が目標温度となるために冷凍システムが必要とする冷凍能力を供給できる低圧圧力に設定される。 FIG. 4 is a flowchart for calculating the target operating frequency TCF. First, at the stage where calculation of the target operating frequency TCF is started (S100), the low pressure LP is measured. Since the target low pressure TLP is a value unique to the refrigeration apparatus, the target low pressure TLP is set to a low pressure that can supply the refrigeration capacity required by the refrigeration system because the object to be cooled is set to the target temperature through experiments.
目標運転周波数TCFは現在の運転周波数CFに出力変化率Kを積算することで得られる。この運転変化率Kは比例成分KP、微分成分KD、積分成分KIからなる。比例成分KPを下記の数式1から算出する(S101)。比例成分KPにより、現在の低圧圧力LPにおいて、冷凍システムが必要としている冷凍能力を出力できる運転周波数を求めることができる。 The target operating frequency TCF is obtained by integrating the output change rate K with the current operating frequency CF. This operation change rate K includes a proportional component KP, a differential component KD, and an integral component KI. The proportional component KP is calculated from Equation 1 below (S101). With the proportional component KP, it is possible to obtain an operating frequency that can output the refrigeration capacity required by the refrigeration system at the current low pressure LP.
低圧センサ59によるインバータ圧縮機10の低圧圧力LPの計測は毎秒数十回行われているが、計測値のサンプリングは所定時間TS毎に行われており、現在の計測の直前に計測された所定時間TS前の低圧圧力PLPと低圧圧力LPを用いて、低圧圧力の変化速度GLPを下記の数式2から算出する(S102)。 Measurement of the low pressure LP of the inverter compressor 10 by the low pressure sensor 59 is performed several tens of times per second. However, the measurement value is sampled every predetermined time TS, and the predetermined measurement measured immediately before the current measurement is performed. Using the low pressure PLP and the low pressure LP before the time TS, the change rate GLP of the low pressure is calculated from the following formula 2 (S102).
得られた低圧圧力の変化速度GLPと目標低圧圧力TLPと微分成分調整係数CDを用いて、出力変化率Kの微分成分KDを下記の数式3から算出する(S102)。なお、微分成分調整係数CDは冷凍装置の設置環境に応じて調整される定数である。微分成分KDにより、現在の低圧圧力の変化速度GLPで低圧圧力LPが微小時間変化した場合の低圧圧力において、冷凍システムが必要としている冷凍能力を出力することができる運転周波数を求めることができる。 Using the obtained low pressure change rate GLP, the target low pressure TLP, and the differential component adjustment coefficient CD, the differential component KD of the output change rate K is calculated from Equation 3 below (S102). The differential component adjustment coefficient CD is a constant adjusted according to the installation environment of the refrigeration apparatus. Based on the differential component KD, it is possible to obtain an operating frequency that can output the refrigeration capacity required by the refrigeration system at the low pressure when the low pressure LP changes minutely at the current low pressure change rate GLP.
現在の低圧圧力LPと目標低圧圧力TLPと積分成分調整係数CIを用いて、出力変化率Kの積分成分KIを下記の数式4から算出する(S103)。なお、積分成分調整係数CIは冷凍装置の設置環境に応じて調整される定数である。積分成分KIは過去の積分成分PKIと、現在の低圧圧力LPと目標低圧圧力TLPの差を累積した値であり、目標低圧圧力TLPと低圧圧力LPとのオフセットを修正できる運転周波数を求めることができる。 Using the current low pressure LP, the target low pressure TLP, and the integral component adjustment coefficient CI, the integral component KI of the output change rate K is calculated from Equation 4 below (S103). The integral component adjustment coefficient CI is a constant adjusted according to the installation environment of the refrigeration apparatus. The integral component KI is a value obtained by accumulating the past integral component PKI and the difference between the current low-pressure pressure LP and the target low-pressure pressure TLP, and an operation frequency that can correct the offset between the target low-pressure pressure TLP and the low-pressure pressure LP can be obtained. it can.
数式4によって得られた現在の積分成分KIは次ステップにおいて過去の積分成分PKIに該当するため、下記の数式5によって過去の積分成分PKIは現在の積分成分KIに置き換えられる。 Since the current integral component KI obtained by Equation 4 corresponds to the past integral component PKI in the next step, the past integral component PKI is replaced with the current integral component KI according to Equation 5 below.
なお、積分成分KI及び過去の積分成分PKIの累積は所定時間CT毎にリセットされる(S106)必要があるため、累積時間ITIMEによりカウントされる(S103)。なお、図4のS103ステップに示されている数式は数式4とは異なるが、これは数式4及び数式5を順に実行することと同じ意味を持つ。また、S107ステップでは過去の積分成分PKIは使用していないため表記していない。 Note that the accumulation of the integral component KI and the past integral component PKI needs to be reset every predetermined time CT (S106), and therefore is counted by the accumulation time ITIME (S103). Although the mathematical formula shown in step S103 in FIG. 4 is different from the mathematical formula 4, this has the same meaning as executing the mathematical formula 4 and the mathematical formula 5 in order. In step S107, the past integral component PKI is not used because it is not used.
運転周波数CFがインバータ圧縮機の運転周波数の最大値である最大運転周波数MAXCF未満である場合(S104)、運転周波数CFの飽和によるオフセットは発生していないため、積分成分KI及び累積時間ITIMEはリセットされる(S107)。 When the operation frequency CF is less than the maximum operation frequency MAXCF, which is the maximum value of the inverter compressor operation frequency (S104), no offset due to saturation of the operation frequency CF has occurred, so the integral component KI and the accumulated time ITIME are reset. (S107).
また、低圧圧力LPが目標低圧圧力TLP以下である場合(S105)、冷凍能力不足の原因となるオフセットは発生していないため、積分成分KI及び累積時間ITIMEはリセットされる(S107)。 When the low pressure LP is equal to or lower than the target low pressure TLP (S105), the integral component KI and the accumulated time ITIME are reset (S107) because there is no offset causing the refrigeration capacity shortage.
以上から得られた比例成分KP、微分成分KD、積分成分KIを用いて、出力変化率Kを下記の数式6から算出する(S108)。 Using the proportional component KP, the differential component KD, and the integral component KI obtained from the above, the output change rate K is calculated from the following Equation 6 (S108).
現在の低圧圧力の変化速度GLPを維持した場合において、参考時間CG後の参考低圧圧力を下記の数式7から算出する(S109)。 In the case where the current low pressure change rate GLP is maintained, the reference low pressure after the reference time CG is calculated from Equation 7 below (S109).
得られた参考低圧圧力が目標低圧圧力TLP前後の範囲内(上限HLP及び下限LLP)にある場合(S109)、現在の運転周波数CFのまま運転を続ければ十分であるため出力変化率Kを1にセットする(S110)。 When the obtained reference low pressure is within the range around the target low pressure TLP (upper limit HLP and lower limit LLP) (S109), it is sufficient to continue the operation with the current operation frequency CF, so the output change rate K is set to 1. (S110).
現在の運転周波数CFと出力変化率Kを用いて、下記の数式8から目標運転周波数TCFを算出する(S111)。 Using the current operating frequency CF and the output change rate K, the target operating frequency TCF is calculated from the following formula 8 (S111).
次に、得られた目標運転周波数TCFが適切な値となるように目標運転周波数TCFの調整を行う。また、この際に本実施例では冷凍装置の消費エネルギーを節約する省エネモードを搭載しており、通常モード又は省エネモード時における目標運転周波数の調整を同時に行う。目標運転周波数TCFを調整する流れを図5に示す。 Next, the target operation frequency TCF is adjusted so that the obtained target operation frequency TCF becomes an appropriate value. At this time, in this embodiment, an energy saving mode for saving energy consumption of the refrigeration apparatus is installed, and the target operating frequency is adjusted simultaneously in the normal mode or the energy saving mode. The flow for adjusting the target operating frequency TCF is shown in FIG.
現在の運転周波数CFが、インバータ圧縮機を安定して動作させることができる最小の運転周波数である最小運転周波数MINCFよりも小さい時(S201)つまり、インバータ圧縮機が停止している時は目標運転周波数TCFを最小運転周波数MINCFに設定する(S204)。 When the current operation frequency CF is smaller than the minimum operation frequency MINCF, which is the minimum operation frequency capable of stably operating the inverter compressor (S201), that is, when the inverter compressor is stopped, the target operation The frequency TCF is set to the minimum operating frequency MINCF (S204).
目標運転周波数TCFが最小運転周波数MINCFよりも小さく(S202)、省エネモードである時(S205)は目標運転周波数TCFを0に設定し圧縮機を停止させる(S206)。省エネモードでない場合にはインバータ圧縮機を安定して運転させるために目標運転周波数TCFを最小運転周波数MINCFに設定する(S204)。 When the target operating frequency TCF is smaller than the minimum operating frequency MINCF (S202) and in the energy saving mode (S205), the target operating frequency TCF is set to 0 and the compressor is stopped (S206). When not in the energy saving mode, the target operating frequency TCF is set to the minimum operating frequency MINCF in order to stably operate the inverter compressor (S204).
目標運転周波数TCFが最大運転周波数MAXCFよりも大きい時(S203)はインバータ圧縮機を正常に動作させるために目標運転周波数TCFを最大運転周波数MAXCFに設定する(S207)。 When the target operating frequency TCF is higher than the maximum operating frequency MAXCF (S203), the target operating frequency TCF is set to the maximum operating frequency MAXCF in order to operate the inverter compressor normally (S207).
以上により、冷凍システムが必要とする冷凍能力を出力することができる低圧圧力TLPを実現できる目標運転周波数TCFを得ることができる。本制御方法では、冷凍装置を設置した当初に定数CD、CI、CGの調整が必要となるが、従来のゾーン制御とは異なり閾値は必要ない。ゾーン制御では必要な冷凍能力を担保するために、過剰な運転が必要であったが、本制御方法では必要な冷凍能力を常に算出し、インバータ圧縮機の運転周波数を随時制御するため、必要な冷凍能力をより早く出力し、より運転効率の良い省エネ運転が可能である。 As described above, it is possible to obtain the target operating frequency TCF that can realize the low pressure TLP that can output the refrigeration capacity required by the refrigeration system. In this control method, adjustment of the constants CD, CI, and CG is necessary at the beginning of installing the refrigeration apparatus, but unlike the conventional zone control, no threshold is required. In zone control, excessive operation was necessary to ensure the necessary refrigeration capacity, but this control method always calculates the necessary refrigeration capacity and controls the inverter compressor's operating frequency as needed. The refrigeration capacity can be output more quickly and energy-saving operation with better operating efficiency is possible.
図2は本願発明を適用した冷凍装置の冷媒回路図である。この冷凍装置は3つの圧縮機によって構成され、10はインバータによって回転数を制御することができるインバータスクロールコンプレッサ(インバータ圧縮機)であり、11及び12は商用電力によって動作する一定速スクロールコンプレッサ(一定速圧縮機)である。本願発明において、これらコンプレッサはレシプロ型、スクリュー型、ロータリー型等の圧縮方式の種類は問わず、密閉式又は半密閉式のどちらの形式でも適用可能である。 FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus to which the present invention is applied. This refrigeration apparatus is composed of three compressors, 10 is an inverter scroll compressor (inverter compressor) whose rotation speed can be controlled by an inverter, and 11 and 12 are constant speed scroll compressors (constant constant) operated by commercial power. Fast compressor). In the present invention, these compressors are applicable to either a hermetic type or a semi-hermetic type regardless of the type of compression method such as a reciprocating type, a screw type, and a rotary type.
本実施例において、使用冷媒としてHFC系冷媒を想定しているが、CFC系冷媒、HCFC系冷媒、自然冷媒等の他の冷媒を用いても同様の効果を得ることが可能である。 In this embodiment, an HFC refrigerant is assumed as the refrigerant to be used, but the same effect can be obtained by using other refrigerants such as a CFC refrigerant, an HCFC refrigerant, and a natural refrigerant.
前記圧縮機10、11、12は吐出口及び吸入口共に並列に配管接続されており、各圧縮機は低温低圧の気体冷媒を吸入し圧縮することで高温高圧の冷媒として吐出する。吐出された高温高圧の冷媒は合流してオイルセパレータ13に流入する。オイルセパレータ13において冷媒中に含まれる潤滑油は分離及び貯溜される。 The compressors 10, 11, and 12 are connected in parallel to both the discharge port and the suction port. Each compressor sucks and compresses a low-temperature and low-pressure gas refrigerant and discharges it as a high-temperature and high-pressure refrigerant. The discharged high-temperature and high-pressure refrigerant merges and flows into the oil separator 13. In the oil separator 13, the lubricating oil contained in the refrigerant is separated and stored.
分離された潤滑油はサービスバルブ26を介してストレーナ27に流入し、ストレーナ27によって潤滑油中の混入物が取り除かれる。混入物が取り除かれた潤滑油は分岐し、電磁弁28、30、32を介して圧縮機10、11、12に戻される。この時、各圧縮機に取設されたフロートスイッチ23、24、25によって各圧縮機中の潤滑油量が計測され、各圧縮機中の潤滑油量が必要量以上となるように電磁弁28、30、32が開閉される。 The separated lubricating oil flows into the strainer 27 through the service valve 26, and contaminants in the lubricating oil are removed by the strainer 27. The lubricating oil from which the contaminants have been removed branches and is returned to the compressors 10, 11, 12 via the solenoid valves 28, 30, 32. At this time, the amount of lubricating oil in each compressor is measured by the float switches 23, 24, 25 installed in each compressor, and the solenoid valve 28 is set so that the amount of lubricating oil in each compressor becomes more than the required amount. , 30, 32 are opened and closed.
また、圧縮機に戻す潤滑油に液冷媒が含まれた場合、圧縮機内の圧縮機構において潤滑が不十分となり不良となる可能性があるため、キャピラリーチューブ29、31、33において減圧し冷媒を完全に気化させている。キャピラリーチューブ29、31、33により冷媒を気化させることで、潤滑油を冷却する効果もある。 In addition, when liquid refrigerant is included in the lubricating oil returned to the compressor, the compression mechanism in the compressor may be insufficiently lubricated and may be defective. Therefore, the pressure is reduced in the capillary tubes 29, 31, and 33, and the refrigerant is completely discharged. Vaporize. By evaporating the refrigerant with the capillary tubes 29, 31, 33, there is also an effect of cooling the lubricating oil.
オイルセパレータ13において潤滑油が取り除かれた冷媒は凝縮器14に流入し、高温高圧の冷媒は冷却ファン63によって空気冷却され凝縮・液化する。本実施例では空冷式凝縮器を用いているが、水冷式や蒸発式の凝縮器でも良い。また、本実施例では凝縮器と圧縮機等を同一筐体に配設する一体型の冷凍機を想定しているが、これに限らず圧縮機等の冷凍機とコンデンシングユニットを別々に設ける分離設置型でも良い。 The refrigerant from which the lubricating oil has been removed in the oil separator 13 flows into the condenser 14, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is cooled by the cooling fan 63 and condensed and liquefied. In this embodiment, an air-cooled condenser is used, but a water-cooled or evaporative condenser may be used. In this embodiment, an integrated refrigerator in which the condenser and the compressor are disposed in the same casing is assumed. However, the present invention is not limited to this, and the refrigerator and the condensing unit are separately provided. A separate installation type may be used.
凝縮器14において液化した冷媒は凝縮器14から流出し、レシーバタンク15に貯溜される。レシーバタンク15は冷凍装置に不良が発生し、冷媒回路内部の圧力及び温度が非常に高くなった際の爆発を防止するために可溶栓46を有している。 The refrigerant liquefied in the condenser 14 flows out of the condenser 14 and is stored in the receiver tank 15. The receiver tank 15 has a fusible plug 46 in order to prevent an explosion when a defect occurs in the refrigeration apparatus and the pressure and temperature inside the refrigerant circuit become extremely high.
圧縮機の高圧圧力として、本冷凍装置ではレシーバタンク15内の圧力を計測し圧縮機等の制御を行っている。レシーバタンク15はキャピラリーチューブ57を介して高圧センサ58に配管接続されており、高圧センサ58によって圧縮機の高圧圧力が計測される。また、圧縮機の高圧圧力を目視にて随時観察するために、レシーバタンク15はキャピラリーチューブ57及び61を介して高圧圧力計62に配管接続されている。 As the high pressure of the compressor, the refrigeration apparatus measures the pressure in the receiver tank 15 and controls the compressor and the like. The receiver tank 15 is connected to a high pressure sensor 58 via a capillary tube 57, and the high pressure sensor 58 measures the high pressure of the compressor. The receiver tank 15 is connected to a high pressure gauge 62 via capillary tubes 57 and 61 in order to observe the high pressure of the compressor as needed.
液冷媒の冷凍能力を高めるために、レシーバタンク15内に貯留された液冷媒は過冷却器16において再度、冷却ファン63によって空気冷却されることで過冷却される。本実施例では、凝縮器14及び過冷却器16を一体型としているものを用いているが、凝縮器と過冷却器を夫々個別に設けても良い。 In order to increase the refrigerating capacity of the liquid refrigerant, the liquid refrigerant stored in the receiver tank 15 is supercooled by the air cooling by the cooling fan 63 in the supercooler 16 again. In the present embodiment, the condenser 14 and the supercooler 16 are integrated, but the condenser and the supercooler may be provided separately.
過冷却された液冷媒はサービスバルブ48を介してフィルタドライヤ17に流入する。フィルタドライヤ17において冷媒中の水分は除去され、モイスチャインジケータ18において水分量を確認した後、液冷媒は店舗内に設置されたショーケース等の蒸発器(図示しない)に流出する。 The supercooled liquid refrigerant flows into the filter dryer 17 through the service valve 48. The moisture in the refrigerant is removed by the filter dryer 17, and after confirming the amount of moisture by the moisture indicator 18, the liquid refrigerant flows out to an evaporator (not shown) such as a showcase installed in the store.
本実施例では圧縮機を冷却するためにリキッドインジェクション機構を用いている。このため、レシーバタンク15から夫々、サービスバルブ34、38、42及びストレーナ35、39、43及び電動弁36、40、44及び電磁弁37、41、45を介して圧縮機10、11、12へリキッドインジェクション回路が設けられている。なお、リキッドインジェクション回路の減圧操作において、キャピラリーチューブ又は膨張弁によって減圧しても良い。 In this embodiment, a liquid injection mechanism is used to cool the compressor. For this reason, from the receiver tank 15 to the compressors 10, 11, 12 via the service valves 34, 38, 42 and the strainers 35, 39, 43 and the motorized valves 36, 40, 44 and the electromagnetic valves 37, 41, 45, respectively. A liquid injection circuit is provided. In the pressure reduction operation of the liquid injection circuit, the pressure may be reduced by a capillary tube or an expansion valve.
ストレーナ35、39、43によって混入物を除去された液冷媒は電動弁36、40、44によって減圧され、圧縮機10、11、12の冷却を行う。電磁弁37、41、45の開閉及び電動弁36、40、44の開閉度は圧縮機の動作状態及び圧縮機の温度によって調整される。圧縮機の高圧圧力が非常に大きくなった時には圧縮機10、11、12に配設された高圧圧力スイッチ52、54、56によって各圧縮機は緊急停止される。 The liquid refrigerant from which contaminants have been removed by the strainers 35, 39, 43 is decompressed by the motor-operated valves 36, 40, 44, and the compressors 10, 11, 12 are cooled. The degree of opening / closing of the electromagnetic valves 37, 41, 45 and the degree of opening / closing of the electric valves 36, 40, 44 are adjusted by the operating state of the compressor and the temperature of the compressor. When the high pressure of the compressor becomes very large, the compressors are urgently stopped by the high pressure switches 52, 54, 56 provided in the compressors 10, 11, 12.
蒸発器において気化し冷却を行い、低温低圧となった冷媒は液冷媒を含んで冷凍装置に戻る(液バック)可能性があるため、アキュムレータ19に一度流入させアキュムレータ19において液冷媒と気体冷媒を分離する。液バックの原因としては、膨張弁の不良や蒸発器のフィルターの目詰まりなどが考えられ、液バックにより圧縮機10、11、12のケース内に液冷媒が進入し液圧縮による圧縮機構の破損や、液冷媒を吐出する際に多量の潤滑油が一緒に吐出されることによる潤滑不足などが発生する可能性がある。 Since the refrigerant that has been vaporized and cooled in the evaporator and has reached low temperature and low pressure may return to the refrigeration system including the liquid refrigerant (liquid back), the refrigerant and the gaseous refrigerant are allowed to flow into the accumulator 19 once and then the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant are To separate. Possible causes of liquid back include expansion valve defects and clogged evaporator filters. Liquid refrigerant enters the cases of the compressors 10, 11, and 12 due to liquid back, and the compression mechanism is damaged by liquid compression. In addition, there is a possibility of insufficient lubrication due to a large amount of lubricating oil being discharged together when the liquid refrigerant is discharged.
アキュムレータ19において液冷媒は貯溜され気体冷媒のみが流出し、夫々ストレーナ20、21、22を介して各圧縮機10、11、12に吸引される。なお本実施例では、圧縮機の低圧圧力として蒸発器から戻った冷媒の圧力を利用しているため、アキュムレータ19の入口側を低圧センサ59と配管接続している。 In the accumulator 19, the liquid refrigerant is stored, and only the gaseous refrigerant flows out, and is sucked into the compressors 10, 11, and 12 through the strainers 20, 21, and 22, respectively. In this embodiment, since the pressure of the refrigerant returned from the evaporator is used as the low pressure of the compressor, the inlet side of the accumulator 19 is connected to the low pressure sensor 59 by piping.
次に本実施例におけるインバータ圧縮機10及び一定速圧縮機11、12の運転制御方法について、図2、図6乃至図9を用いて説明する。本実施例では圧縮機が複数台搭載されているため、冷凍装置全体の合計運転周波数SCFを用いて圧縮機の運転制御を行う。本制御方法は現在の低圧圧力LP、合計運転周波数SCF、目標低圧圧力TLPから、冷凍装置が必要としている目標合計運転周波数TSCFを求める。得られた目標合計運転周波数TSCFから目標運転周波数TCF及び目標運転台数TNCを求め、目標運転周波数TCF及び目標運転台数TNCとなるようにインバータ圧縮機の運転周波数及び一定速圧縮機の運転台数を制御するものである。 Next, the operation control method of the inverter compressor 10 and the constant speed compressors 11 and 12 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 6 to 9. In this embodiment, since a plurality of compressors are mounted, operation control of the compressor is performed using the total operation frequency SCF of the entire refrigeration apparatus. In this control method, the target total operation frequency TSCF required by the refrigeration system is obtained from the current low pressure LP, total operation frequency SCF, and target low pressure TLP. The target operation frequency TCF and the target operation number TNC are obtained from the obtained target total operation frequency TSCF, and the operation frequency of the inverter compressor and the operation number of the constant speed compressor are controlled so as to become the target operation frequency TCF and the target operation number TNC. To do.
図6は目標合計運転周波数TSCFを算出する際の流れ図である。まず、目標合計運転周波数TSCFの算出が開始される段階(S300)で、低圧圧力LPが計測される。目標低圧圧力TLPは冷凍装置に固有の値であるため、事前に実験を行い冷凍システムが必要とする冷凍能力を安定して供給することができる低圧圧力に設定される。 FIG. 6 is a flowchart for calculating the target total operation frequency TSCF. First, at the stage where calculation of the target total operation frequency TSCF is started (S300), the low pressure LP is measured. Since the target low pressure TLP is a value unique to the refrigeration apparatus, the target low pressure TLP is set to a low pressure at which the refrigeration capacity required by the refrigeration system can be stably supplied by performing experiments in advance.
合計運転周波数SCFはインバータ圧縮機10の運転周波数CFと一定速圧縮機11、12の運転台数NCを用いて下記の数式9から算出される(S301)。 The total operating frequency SCF is calculated from Equation 9 below using the operating frequency CF of the inverter compressor 10 and the operating number NC of the constant speed compressors 11 and 12 (S301).
ここで、定速変換周波数CCFは、一台の一定速圧縮機が電源周波数で運転された際の吐出量と等しい吐出量になるインバータ圧縮機の運転周波数である。定速変換周波数CCFは冷凍装置に搭載されるインバータ圧縮機及び一定速圧縮機の組合せと、一定速圧縮機の電源周波数によって決定される。 Here, the constant speed conversion frequency CCF is an operation frequency of the inverter compressor that has a discharge amount equal to the discharge amount when one constant speed compressor is operated at the power supply frequency. The constant speed conversion frequency CCF is determined by the combination of the inverter compressor and the constant speed compressor mounted on the refrigeration apparatus and the power supply frequency of the constant speed compressor.
本実施例で用いている圧縮機において、電源周波数50ヘルツで動作する10馬力の一定速圧縮機の吐出量は、運転周波数60ヘルツで動作する10馬力のインバータ圧縮機の吐出量と等しいことを確認している。このことから、動作している一定速圧縮機の運転周波数をインバータ圧縮機の運転周波数60ヘルツに換算して冷凍装置全体の合計運転周波数を算出している。 In the compressor used in the present embodiment, the discharge amount of a 10 horsepower constant speed compressor operating at a power frequency of 50 Hertz is equal to the discharge amount of a 10 horsepower inverter compressor operating at an operating frequency of 60 Hertz. I have confirmed. From this, the operating frequency of the operating constant speed compressor is converted to an operating frequency of 60 Hz of the inverter compressor, and the total operating frequency of the entire refrigeration apparatus is calculated.
なお、電源周波数60ヘルツで動作する10馬力の一定速圧縮機の吐出量は、運転周波数72ヘルツで動作する10馬力のインバータ圧縮機の吐出量と等しいことを確認しており、電源周波数が60ヘルツの地域で本冷凍装置を用いる時はCCFは72ヘルツに換算される。 It has been confirmed that the discharge amount of a 10-horsepower constant speed compressor operating at a power frequency of 60 Hz is equal to the discharge amount of a 10-horsepower inverter compressor operating at an operating frequency of 72 Hz. When using this refrigeration system in the Hertz region, CCF is converted to 72 Hertz.
本手法の妥当性を検証するために、膨張弁の弁開度を固定した冷凍システムにおいて算出された冷凍装置全体の合計運転周波数と、その時の合計運転周波数において冷凍装置が定常状態となった際の低圧圧力との関係を図10に示す。合計運転周波数の増加に伴いほぼ一定に低圧圧力が低下しており、冷凍装置の制御性が良いことが分かる。また、電源周波数の違いによらず同一の傾向を示すため、冷凍装置が設置される地域の電源周波数による制御性の差異が発生しない。 In order to verify the validity of this method, the total operating frequency of the entire refrigeration system calculated in the refrigeration system with the valve opening of the expansion valve fixed, and when the refrigeration system is in a steady state at the total operating frequency at that time FIG. 10 shows the relationship with the low pressure. As the total operating frequency increases, the low-pressure pressure decreases almost uniformly, indicating that the controllability of the refrigeration apparatus is good. Moreover, since the same tendency is shown irrespective of the difference in power supply frequency, there is no difference in controllability depending on the power supply frequency in the area where the refrigeration apparatus is installed.
目標合計運転周波数TSCFは現在の合計運転周波数SCFに出力変化率Kを積算することで得られる。この出力変化率Kは比例成分KP、微分成分KD、積分成分KIからなる。比例成分KPを前記数式1から算出する(S302)。比例成分KPにより、現在の低圧圧力LPにおいて、冷凍システムが必要としている冷凍能力を出力できる合計運転周波数を求めることができる。 The target total operation frequency TSCF is obtained by integrating the output change rate K with the current total operation frequency SCF. This output change rate K includes a proportional component KP, a differential component KD, and an integral component KI. The proportional component KP is calculated from Equation 1 (S302). With the proportional component KP, it is possible to obtain a total operating frequency that can output the refrigeration capacity required by the refrigeration system at the current low pressure LP.
低圧センサ59による圧縮機10、11、12の低圧圧力LP計測は所定時間TS毎に行われており、現在の計測の直前に計測された所定時間TS前の低圧圧力PLPと低圧圧力LPを用いて、低圧圧力の変化速度GLPを前記数式2から算出する(S303)。 The low pressure sensor 59 measures the low pressure LP of the compressors 10, 11, and 12 every predetermined time TS, and uses the low pressure PLP and the low pressure LP before the predetermined time TS measured immediately before the current measurement. Then, the change rate GLP of the low pressure is calculated from Equation 2 (S303).
得られた低圧圧力の変化速度GLPと目標低圧圧力TLPと微分成分調整係数CDを用いて、出力変化率Kの微分成分KDを前記数式3から算出する(S303)。なお、微分成分調整係数CDは冷凍装置の設置環境に応じて調整される定数である。微分成分KDにより、現在の低圧圧力の変化速度GLPで低圧圧力LPが微小時間変化した場合の低圧圧力において、冷凍システムが必要としている冷凍能力を出力することができる運転周波数を求めることができる。 Using the obtained low pressure change rate GLP, target low pressure TLP, and differential component adjustment coefficient CD, the differential component KD of the output change rate K is calculated from Equation 3 (S303). The differential component adjustment coefficient CD is a constant adjusted according to the installation environment of the refrigeration apparatus. Based on the differential component KD, it is possible to obtain an operating frequency that can output the refrigeration capacity required by the refrigeration system at the low pressure when the low pressure LP changes minutely at the current low pressure change rate GLP.
現在の低圧圧力LPと目標低圧圧力TLPと積分成分調整係数CIを用いて、出力変化率Kの積分成分KIを前記数式4から算出する(S304)。なお、積分成分調整係数CIは冷凍装置の設置環境に応じて調整される定数である。積分成分KIは過去の積分成分PKIと、現在の低圧圧力LPと目標低圧圧力TLPの差を累積した値であり、目標低圧圧力TLPと低圧圧力LPとのオフセットを修正できる運転周波数を求めることができる。 Using the current low pressure LP, the target low pressure TLP, and the integral component adjustment coefficient CI, the integral component KI of the output change rate K is calculated from Equation 4 (S304). The integral component adjustment coefficient CI is a constant adjusted according to the installation environment of the refrigeration apparatus. The integral component KI is a value obtained by accumulating the past integral component PKI and the difference between the current low-pressure pressure LP and the target low-pressure pressure TLP, and an operation frequency that can correct the offset between the target low-pressure pressure TLP and the low-pressure pressure LP can be obtained. it can.
数式4によって得られた現在の積分成分KIは次ステップにおいて過去の積分成分PKIに該当するため、下記の数式5によって過去の積分成分PKIは現在の積分成分KIに置き換えられる。 Since the current integral component KI obtained by Equation 4 corresponds to the past integral component PKI in the next step, the past integral component PKI is replaced with the current integral component KI according to Equation 5 below.
なお、積分成分KIの累積は所定時間CT毎にリセットされる(S307)必要があるため、累積時間ITIMEによりカウントされる(S304)。なお、図4のS304ステップに示されている数式は数式4とは異なるが、これは数式4及び数式5を順に実行することと同じ意味を持つ。また、S308ステップでは過去の積分成分PKIは使用していないため表記していない。 Note that the accumulation of the integral component KI needs to be reset every predetermined time CT (S307), and therefore is counted by the accumulation time ITIME (S304). Note that the mathematical formula shown in step S304 in FIG. 4 is different from the mathematical formula 4, but this has the same meaning as executing the mathematical formula 4 and the mathematical formula 5 in order. In step S308, the past integral component PKI is not used because it is not used.
運転周波数CFがインバータ圧縮機の運転周波数の最大値である最大運転周波数MAXCF未満である場合(S305)、運転周波数CFの飽和によるオフセットは発生していないため、積分成分KI及び累積時間ITIMEはリセットされる(S308)。 If the operating frequency CF is less than the maximum operating frequency MAXCF, which is the maximum value of the inverter compressor operating frequency (S305), the offset due to saturation of the operating frequency CF has not occurred, so the integral component KI and the accumulated time ITIME are reset. (S308).
また、低圧圧力LPが目標低圧圧力TLP以下である場合(S306)、冷凍能力不足の原因となるオフセットは発生していないため、積分成分KI及び累積時間ITIMEはリセットされる(S308)。 Further, when the low pressure LP is equal to or lower than the target low pressure TLP (S306), the offset that causes the refrigeration capacity shortage has not occurred, so the integral component KI and the accumulated time ITIME are reset (S308).
以上から得られた比例成分KP、微分成分KD、積分成分KIを用いて、出力変化率Kを前記数式6から算出する(S309)。 Using the proportional component KP, differential component KD, and integral component KI obtained from the above, the output change rate K is calculated from the equation 6 (S309).
現在の低圧圧力の変化速度GLPを維持した場合において、参考時間CG後の参考低圧圧力を前記数式7から算出する(S310)。 When the current low pressure change rate GLP is maintained, the reference low pressure after the reference time CG is calculated from Equation 7 (S310).
得られた参考低圧圧力が目標低圧圧力TLP前後の範囲内(上限HLP及び下限LLP)にある場合(S310)、現在の合計運転周波数SCFのまま運転を続ければ十分であるため出力変化率Kを1にセットする(S311)。 When the obtained reference low pressure is within the range around the target low pressure TLP (upper limit HLP and lower limit LLP) (S310), it is sufficient to continue the operation with the current total operation frequency SCF. It is set to 1 (S311).
現在の合計運転周波数SCFと出力変化率Kを用いて、下記の数式10から目標合計運転周波数TSCFを算出する(S312)。 Using the current total operating frequency SCF and the output change rate K, the target total operating frequency TSCF is calculated from the following formula 10 (S312).
次に、得られた目標合計運転周波数TSCFからインバータ圧縮機の目標運転周波数TCF及び一定速圧縮機の目標運転台数TNCの算出を行う(S400)。また、本実施例では冷凍装置の消費エネルギーを節約する省エネモードを搭載しており、通常モード又は省エネモード時における目標運転周波数TCFの調整を同時に行っている。図7は目標合計運転周波数TSCFから目標運転周波数TCF及び目標運転台数NCを算出する際の流れ図である。 Next, the target operation frequency TCF of the inverter compressor and the target operation number TNC of the constant speed compressor are calculated from the obtained target total operation frequency TSCF (S400). In this embodiment, an energy saving mode for saving energy consumption of the refrigeration apparatus is installed, and the target operating frequency TCF is adjusted simultaneously in the normal mode or the energy saving mode. FIG. 7 is a flowchart for calculating the target operating frequency TCF and the target operating number NC from the target total operating frequency TSCF.
現在の合計運転周波数SCFが、インバータ圧縮機を安定して動作させることができる最小の運転周波数である最小運転周波数MINCFよりも小さい時(S401)つまり、インバータ圧縮機が停止している時は目標運転台数TNCを0に、目標運転周波数TCFを最小運転周波数MINCFに設定する(S406)。 When the current total operating frequency SCF is smaller than the minimum operating frequency MINCF, which is the minimum operating frequency at which the inverter compressor can be stably operated (S401), that is, when the inverter compressor is stopped, the target The number of operating units TNC is set to 0, and the target operating frequency TCF is set to the minimum operating frequency MINCF (S406).
目標合計運転周波数TSCFが最小運転周波数MINCFよりも小さく(S402)、省エネモードである時(S407)は目標運転台数TNCを0に、目標運転周波数TCFを0に設定する(S408)。省エネモードでない時は冷却を優先するために目標運転周波数TCFをMINCFに、目標運転台数TNCを0に設定する(S406)。 When the target total operation frequency TSCF is smaller than the minimum operation frequency MINCF (S402) and in the energy saving mode (S407), the target operation number TNC is set to 0 and the target operation frequency TCF is set to 0 (S408). When not in the energy saving mode, the target operation frequency TCF is set to MINCF and the target operation number TNC is set to 0 in order to give priority to cooling (S406).
合計運転周波数SCF及び目標合計運転周波数TSCFのいずれも最小運転周波数MINCFよりも大きい時、目標運転台数を下記の数式11から算出する(S403)。ここで、MAXCFはインバータ圧縮機が動作することができる運転周波数の最大値(最大運転周波数)であり、INTは括弧内の数値を超えない最大の整数値を表している。 When both the total operation frequency SCF and the target total operation frequency TSCF are greater than the minimum operation frequency MINCF, the target operation number is calculated from the following formula 11 (S403). Here, MAXCF is the maximum value (maximum operating frequency) of the operating frequency at which the inverter compressor can operate, and INT represents the maximum integer value that does not exceed the numerical value in parentheses.
得られた目標運転台数TNCと目標合計運転周波数TSCFから目標運転周波数TCFを下記の数式12から算出する(S404)。 From the obtained target operation number TNC and the target total operation frequency TSCF, the target operation frequency TCF is calculated from the following Equation 12 (S404).
以上から、目標運転周波数TCF及び目標運転台数TNCが得られる。ここで、インバータ圧縮機の運転周波数CFが最大運転周波数MAXCFに達する前に一定速圧縮機が始動することを防止するために一定速圧縮機の始動抑制を行う(S500)。また、本実施例では冷凍装置の出力を高く保つ高鮮度モードを搭載しており、通常モード又は高鮮度モード時における目標運転周波数の調整を同時に行っている。一定速圧縮機始動抑制の流れ図を図8に示す。 From the above, the target operation frequency TCF and the target operation number TNC are obtained. Here, in order to prevent the constant speed compressor from starting before the operating frequency CF of the inverter compressor reaches the maximum operating frequency MAXCF, the start of the constant speed compressor is suppressed (S500). Further, in this embodiment, a high freshness mode for keeping the output of the refrigeration apparatus high is installed, and the target operating frequency in the normal mode or the high freshness mode is adjusted simultaneously. FIG. 8 shows a flowchart of the constant speed compressor start suppression.
運転台数NCが目標運転台数TNCよりも大きい時(S501)は一定速圧縮機は始動しないため、始動抑制制御は行わない。運転台数NCが目標運転台数TNCよりも大きく、かつ高鮮度モードであり(S502)、目標運転周波数TCFが所定運転周波数LCFよりも小さい時(S503)は目標運転台数TNCをTNC−1とし、目標運転周波数を最大運転周波数MAXCFとする(S504)。つまり、インバータ圧縮機を最大運転周波数MAXCFで動作させることで出力を増加させ、一定速圧縮機の始動を抑制している。 When the operating number NC is larger than the target operating number TNC (S501), the constant speed compressor does not start, so start suppression control is not performed. When the operating number NC is larger than the target operating number TNC and in the high freshness mode (S502), and the target operating frequency TCF is lower than the predetermined operating frequency LCF (S503), the target operating number TNC is set to TNC-1, and the target The operation frequency is set to the maximum operation frequency MAXCF (S504). That is, the output is increased by operating the inverter compressor at the maximum operating frequency MAXCF, and the start of the constant speed compressor is suppressed.
運転台数NCが目標運転台数TNCよりも大きく、かつ高鮮度モードでなく(S502)、目標運転周波数TCFが所定運転周波数HCFよりも小さい時(S505)は目標運転台数TNCをTNC−1とし、目標運転周波数を最大運転周波数MAXCFとする(S504)。つまり、インバータ圧縮機を最大運転周波数MAXCFで動作させることで出力を増加させ、一定速圧縮機の始動を抑制している。なお、所定運転周波数LCFは所定運転周波数HCFよりも小さい値が設定されており、高鮮度モード時には冷凍能力を優先するために通常モード時に比べて一定速圧縮機の始動が抑制されにくくなっている。 When the operating number NC is larger than the target operating number TNC and not in the high freshness mode (S502), and the target operating frequency TCF is lower than the predetermined operating frequency HCF (S505), the target operating number TNC is set to TNC-1, and the target The operation frequency is set to the maximum operation frequency MAXCF (S504). That is, the output is increased by operating the inverter compressor at the maximum operating frequency MAXCF, and the start of the constant speed compressor is suppressed. Note that the predetermined operating frequency LCF is set to a value smaller than the predetermined operating frequency HCF, and in the high freshness mode, priority is given to the refrigeration capacity, so starting of the constant speed compressor is less likely to be suppressed than in the normal mode. .
次に、一定速圧縮機の発停が繰り返されることによる一定速圧縮機の劣化を防止するために、一定速圧縮機発停の抑制を行う(S600)。一定速圧縮機の発停抑制の流れ図を図9に示す。目標運転台数TNCが運転台数NCと等しい時(S601)は発停を抑制する必要がないため、目標運転周波数TCF及び目標運転台数TNCに変更はない。 Next, in order to prevent deterioration of the constant speed compressor due to repeated start / stop of the constant speed compressor, suppression of the constant speed compressor start / stop is performed (S600). FIG. 9 shows a flowchart of the start / stop suppression of the constant speed compressor. When the target operating number TNC is equal to the operating number NC (S601), since it is not necessary to suppress the start / stop, the target operating frequency TCF and the target operating number TNC are not changed.
一定速圧縮機の発停を抑制し過ぎると冷凍能力が不足する可能性があるため、発停抑制カウントRCによって発停が抑制された時間を計測する(S602)。発停抑制カウントRCが発停抑制限界CRCよりも小さく(S603)、かつ目標運転台数TNCが運転台数NCよりも大きい時(S604)は、目標運転台数TNCを運転台数NCに置き換え、目標運転周波数TCFを最大運転周波数MAXCFに置き換える(S605)。このように一定速圧縮機の運転台数を増加させずに、インバータ圧縮機の出力を最大とすることで冷凍装置の出力を確保し、かつ一定速圧縮機の発停の頻度を抑制している。 Since the refrigerating capacity may be insufficient if the start / stop of the constant speed compressor is suppressed too much, the time when the start / stop is suppressed by the start / stop suppression count RC is measured (S602). When the start / stop suppression count RC is smaller than the start / stop suppression limit CRC (S603) and the target operation number TNC is larger than the operation number NC (S604), the target operation number TNC is replaced with the operation number NC, and the target operation frequency TCF is replaced with the maximum operating frequency MAXCF (S605). In this way, the output of the refrigeration system is secured by maximizing the output of the inverter compressor without increasing the number of operating constant speed compressors, and the frequency of starting and stopping of the constant speed compressor is suppressed. .
発停抑制カウントRCが発停抑制限界CRCよりも小さく(S603)、かつ目標運転台数TNCが運転台数NCよりも小さい時(S604)は、目標運転台数TNCを運転台数NCに置き換え、目標運転周波数TCFを最小運転周波数MINCFに置き換える(S611)。このように一定速圧縮機の運転台数を増加させずに、インバータ圧縮機の出力を最小とすることで冷凍装置の出力を低下させ、かつ一定速圧縮機の発停の頻度を抑制している。 When the start / stop suppression count RC is smaller than the start / stop suppression limit CRC (S603) and the target operation number TNC is smaller than the operation number NC (S604), the target operation number TNC is replaced with the operation number NC, and the target operation frequency TCF is replaced with the minimum operating frequency MINCF (S611). Thus, without increasing the number of operating constant speed compressors, the output of the refrigeration system is reduced by minimizing the output of the inverter compressor, and the frequency of starting and stopping of the constant speed compressor is suppressed. .
発停抑制カウントRCが発停抑制限界CRCよりも大きい時(S603)は、運転台数を変化させる前に発停抑制カウントRCを0にリセットする(S606)。これは一定速圧縮機の発停を抑制し過ぎることによって、冷凍装置の出力が過剰又は不足することを防いでいる。 When the start / stop suppression count RC is larger than the start / stop suppression limit CRC (S603), the start / stop suppression count RC is reset to 0 (S606) before the number of operating units is changed. This prevents the output of the refrigeration apparatus from becoming excessive or insufficient by suppressing the start / stop of the constant speed compressor too much.
ここで、目標運転台数TNCが運転台数NC+2よりも大きい時(S607)は、目標運転台数TNCを運転台数NC+1に置き換え、目標運転周波数TCFを最大運転周波数MAXCFに置き換える(S608)。このように一定速圧縮機の運転台数が一時に二台以上増加することを抑制し一台の増加に留め、インバータ圧縮機の出力を最大とすることで冷凍装置の出力を確保し一定速圧縮機の発停の頻度を減少させている。また、目標運転台数TNCが運転台数NC−2よりも小さい時(S609)は、目標運転台数TNCを運転台数NC−1に置き換え、目標運転周波数TCFを最小運転周波数MINCFに置き換える(S610)。このように一定速圧縮機の運転台数が一時に二台以上減少することを抑制し一台の減少に留め、インバータ圧縮機の出力を最小とすることで冷凍装置の出力を低下させ、かつ一定速圧縮機の発停の頻度を抑制している。 Here, when the target operating number TNC is larger than the operating number NC + 2 (S607), the target operating number TNC is replaced with the operating number NC + 1, and the target operating frequency TCF is replaced with the maximum operating frequency MAXCF (S608). In this way, it is possible to suppress the increase in the number of operating constant speed compressors by two or more at one time, keep the increase by one, and ensure the output of the refrigeration system by maximizing the output of the inverter compressor to ensure constant speed compression. The frequency of starting and stopping the machine has been reduced. When the target operating number TNC is smaller than the operating number NC-2 (S609), the target operating number TNC is replaced with the operating number NC-1, and the target operating frequency TCF is replaced with the minimum operating frequency MINCF (S610). In this way, it is possible to suppress the decrease in the number of operating constant-speed compressors by two or more at a time, and to keep the decrease in one unit, to reduce the output of the refrigeration system by minimizing the output of the inverter compressor and to keep The frequency of the start and stop of the high-speed compressor is suppressed.
なお、目標運転台数TNCが運転台数NC+2よりも小さく、かつ目標運転台数TNCが運転台数NC−2よりも大きい時は、目標運転周波数TCF及び目標運転台数TNCに変更はない。 When the target operation number TNC is smaller than the operation number NC + 2 and the target operation number TNC is larger than the operation number NC-2, the target operation frequency TCF and the target operation number TNC are not changed.
以上から、圧縮機が数台搭載された冷凍装置において、冷凍システムが必要とする冷凍能力を供給することができる目標運転周波数TCF及び目標運転台数TNCを得ることができる。 From the above, in the refrigeration apparatus in which several compressors are mounted, the target operating frequency TCF and the target operating number TNC that can supply the refrigeration capacity required by the refrigeration system can be obtained.
また、本実施例では一定速圧縮機11及び12は同出力の圧縮機を用いているが、異なる出力を持つ圧縮機を用いる時は各圧縮機毎に定速変換周波数CCFを求め、動作している一定速圧縮機に対応する定速変換周波数CCFの総和を求めることで合計運転周波数SCFを下記の数式13から求めることができる。Siは一定速圧縮機iの運転状態を表しており、動作時は1、停止時は0となる。CCFiは一定速圧縮機iの定速変換周波数である。 In this embodiment, the constant speed compressors 11 and 12 use the same output compressors. However, when using compressors having different outputs, the constant speed conversion frequency CCF is obtained for each compressor and operates. The total operating frequency SCF can be obtained from the following Equation 13 by obtaining the sum of the constant speed conversion frequencies CCF corresponding to the constant speed compressor. Si represents the operating state of the constant speed compressor i, which is 1 when operating and 0 when stopped. CCFi is a constant speed conversion frequency of the constant speed compressor i.
なお、実施例1及び実施例2の双方において、低圧圧力LPはある程度の幅を持って変動しているため、圧縮機運転制御の安定化を図るために所定時間TS内における平均値を用いる方が望ましい。 In both the first and second embodiments, the low pressure LP fluctuates with a certain range, so that the average value within the predetermined time TS is used to stabilize the compressor operation control. Is desirable.
また、目標運転周波数及び目標合計運転周波数の大きな変動を防止するために、演算によって得られた目標運転周波数及び目標合計運転周波数と現在の運転周波数及び合計運転周波数の平均値を新たな目標運転周波数及び目標合計運転周波数とするように制御しても良い。 In addition, in order to prevent large fluctuations in the target operating frequency and the target total operating frequency, the target operating frequency and the target total operating frequency obtained by the calculation, the average value of the current operating frequency and the total operating frequency are set as the new target operating frequency. Further, control may be performed so that the target total operation frequency is obtained.
10 インバータスクロールコンプレッサ
11、12 一定速スクロールコンプレッサ
13 オイルセパレータ
14 凝縮器
15 レシーバタンク
16 過冷却器
17 フィルタドライヤ
18 モイスチャインジケータ
19 アキュームレータ
20、21、22、27、35、39、43 ストレーナ
23、24、25 フロートスイッチ
26、34、38、42、47、48 サービスバルブ
28、30、32、37、41、45 電磁弁
29、31、33、49、51、53、55、57、61 キャピラリチューブ
36、40、44 電動弁
46 可溶栓
50 低圧圧力スイッチ
52、54、56 高圧圧力スイッチ
58 高圧センサ
59 低圧センサ
60 ECC基板
62 高圧圧力計
63 冷却ファン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inverter scroll compressor 11, 12 Constant speed scroll compressor 13 Oil separator 14 Condenser 15 Receiver tank 16 Subcooler 17 Filter dryer 18 Moisture indicator 19 Accumulator 20, 21, 22, 27, 35, 39, 43 Strainers 23, 24, 25 Float switch 26, 34, 38, 42, 47, 48 Service valve 28, 30, 32, 37, 41, 45 Solenoid valve 29, 31, 33, 49, 51, 53, 55, 57, 61 Capillary tube 36, 40, 44 Electric valve 46 Soluble plug 50 Low pressure switch 52, 54, 56 High pressure switch 58 High pressure sensor 59 Low pressure sensor 60 ECC board 62 High pressure gauge 63 Cooling fan
Claims (1)
前記インバータ圧縮機の運転周波数と前記一定速圧縮機の運転台数を制御するコントローラを備え、
前記冷凍装置の冷凍能力を通常よりも高く設定する高鮮度モードを備え、
前記コントローラから前記一定速圧縮機の運転台数を増加させる信号が出力され、
前記冷凍装置の運転モードが高鮮度モードに設定され、
前記コントローラから出力される前記インバータ圧縮機の運転周波数が所定値以下である時、
または、前記コントローラから前記一定速圧縮機の運転台数を増加させる信号が出力され、
前記冷凍装置の運転モードが通常モードに設定され、
前記コントローラから出力される前記インバータ圧縮機の運転周波数が前記所定値よりも大きい第二の所定値以下である時、
運転台数の増加台数を一台減少させ、前記インバータ圧縮機の運転周波数を最大運転周波数とすることを特徴とする冷凍装置。 In a refrigeration system comprising an inverter compressor with a variable operating frequency and a constant speed compressor with a constant operating frequency,
A controller for controlling the operating frequency of the inverter compressor and the number of operating the constant speed compressors;
With a high freshness mode that sets the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus higher than normal,
A signal for increasing the number of operating constant speed compressors is output from the controller,
The operation mode of the refrigeration apparatus is set to the high freshness mode,
When the operating frequency of the inverter compressor output from the controller is below a predetermined value,
Alternatively, a signal for increasing the number of operating constant-speed compressors is output from the controller,
The operation mode of the refrigeration apparatus is set to the normal mode,
When the operating frequency of the inverter compressor output from the controller is equal to or less than a second predetermined value greater than the predetermined value,
A refrigeration apparatus characterized in that the increase in the number of operating units is decreased by one and the operating frequency of the inverter compressor is set to the maximum operating frequency.
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