JP2010054192A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷媒回路(10)の第1冷媒配管(32)から分岐した第1インジェクション配管(37)と第1インジェクション配管(37)からさらに分岐した各分岐インジェクション配管(37a,37b,37c)とからなるインジェクション回路(40)を設けるとともに、第1インジェクション配管(37)には過冷却用減圧弁(29)を設置し、各分岐インジェクション配管(37a,37b,37c)ごとに流量調整弁(30a,30b,30c)を設置する。
【選択図】図1
Description
まず、本発明の前提技術1を説明する。本前提技術1の冷凍装置(1)は、複数の冷蔵倉庫を冷却するものである。図1に示すように、上記冷凍装置(1)は、庫外ユニット(2)と、複数の庫内ユニット(3)と、コントローラ(9)とを備えている。上記庫外ユニット(2)は屋外に設置され、各庫内ユニット(3)は各冷蔵倉庫ごとに設置されている。又、上記庫外ユニット(2)には庫外回路(20)が、各庫内ユニット(3)には庫内回路(50)がそれぞれ設けられている。そして、この冷凍装置(1)の冷媒回路(10)は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように、庫外回路(20)に対して複数の庫内回路(50)が並列に接続されて構成されている。
上記庫外ユニット(2)の庫外回路(20)には、第1から第3までの3台の圧縮機(21a,21b,21c)と、四路切換弁(24)と、庫外熱交換器(25)と、レシーバ(27)と、過冷却熱交換器(28)と、過冷却用減圧弁(減圧手段)(29)と、室外膨張弁(31)とが設けられている。
上記2つの庫内ユニット(3)は同様に構成されている。各庫内ユニット(3)には、庫内回路(50)が設けられている。上記庫内回路(50)は、一端側から他端側へ向かって順に、加熱用配管(51)、庫内膨張弁(52)および庫内熱交換器(53)が設けられている。
上記コントローラ(制御手段)(9)は、上述した各センサ(61〜69,71〜74)および高圧圧力スイッチ(62)の検出値が入力される。そして、これら検出値に基づいて、上記コントローラ(9)は、各圧縮機(21a,21b,21c)とファン(26,54)の駆動制御、各種の弁(24,29,31,52,SV)の切換や開度調節、及びインバータの運転周波数の調節を行いながら、上記冷凍装置(1)の運転を制御する。
以下に、上記冷凍装置(1)の運転動作について説明する。冷凍装置(1)は、冷蔵倉庫内を所定温度(例えば、5℃)に維持する冷却運転を選択して制御を実行するように構成されている。
本前提技術1によれば、上記各流量調整弁(30a,30b,30c)を設けることにより、上記過冷却用減圧弁(29)で減圧された後に各分岐インジェクション配管(37a,37b,37c)を流れる冷媒の流量を各圧縮機(21a,21b,21c)ごとに調整することができる。したがって、上記各圧縮機(21a,21b,21c)に対して適正なインジェクションを行うことが可能となる。
図4は、前提技術1の変形例に係る冷媒回路である。前提技術1とその変形例とでは、冷凍装置(1)の運転制御を行うコントローラの構成が異なる。又、変形例1の第2インジェクション配管(38)には、上記過冷却熱交換器(28)の減圧側流路(28b)を通過した後の中間圧冷媒の温度を測定する中間冷媒温度センサ(70)と、その中間圧冷媒の圧力を測定する中間圧圧力センサ(71)とが設けられている。
上記第1制御部(16)は、第1吐出目標制御部(56a)と中間過熱度制御部(60)とを有し、上記圧縮機(21a,21b,21c)の吐出温度及び上記インジェクション回路(40)の中間圧冷媒の過熱度に基づいて、上記第1吐出目標制御部(56a)又は中間過熱度制御部(60)を選択して制御を実行するものである。
上記回避制御部(58)は、第1過熱回避制御部(78a)と第1湿り回避制御部(79a)とを有し、上記冷凍装置(1)の負荷変動等で、上記圧縮機(21a,21b,21c)が異常な過熱運転又は異常な湿り運転になった場合に、該圧縮機(21a,21b,21c)をそれらの異常運転を継続させないようにするものである。尚、上記第1過熱回避制御部(78a)は上記圧縮機(21a,21b,21c)を異常な過熱運転から回避する制御動作を行い、上記第1湿り回避制御部(79a)は上記圧縮機(21a,21b,21c)を異常な湿り運転から回避する制御動作を行う。
上記第2制御部(17)は、上記各圧縮機(21a,21b,21c)の吐出温度を互いに近づけるものである。尚、本変形例では、第1圧縮機(21a)が可変容量圧縮機で構成され、上記第2,3圧縮機(21b,21c)が固定容量圧縮機で構成されているので、上記第2,3圧縮機(21b,21c)の吐出温度は略等しいと考えられる。したがって、上記第2制御部(17)では、第1圧縮機(21a)に対応する第1流量調整弁(30a)の開度調整を行うことにより、第1圧縮機(21a)の吐出温度を上記第2,3圧縮機(21b,21c)の吐出温度に近づけるように制御される。
この前提技術2の冷凍装置(91)は、コンビニエンスストア等に設置され、冷蔵庫および冷凍庫の冷却と、室内の空調とを同時に行うものである。
上記庫外ユニット(2)の庫外回路(96)には、第1から第3までの3台の圧縮機(21a,21b,21c)と、第1四路切換弁(24)と、庫外熱交換器(25)と、レシーバ(27)と、過冷却熱交換器(28)と、過冷却用減圧弁(減圧手段)(29)と、室外膨張弁(31)とが設けられている。さらに、前提技術2では、第2、第3四路切換弁(42,43)が設けられている。
上記冷凍ユニット(95)の冷凍回路(99)は、一端(液側端)が液側連絡配管(100)の分岐端に接続され、他端(ガス側端)が第2ガス側連絡配管(102)の分岐端に接続されている。冷凍回路(99)には、液側端から順に、冷凍膨張弁(82)、冷凍熱交換器(81)およびブースタ圧縮機(84)が設けられている。冷凍熱交換器(81)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る。冷凍熱交換器(81)の近傍には、冷凍ファン(83)が設けられている。この冷凍熱交換器(81)では、冷媒と冷凍ファン(83)が送風する庫内空気との間で熱交換が行われる。
次に、上記冷凍装置(91)の運転動作について説明する。この冷凍装置(91)では、冷蔵ユニット(94)で冷蔵庫を冷却し、冷凍ユニット(95)で冷凍庫を冷却しながら、空調ユニット(93)で室内を冷房する冷房運転と、冷蔵ユニット(94)で冷蔵庫を冷却し、冷凍ユニット(95)で冷凍庫を冷却しながら、空調ユニット(93)で室内を暖房する暖房運転とが切換可能となっている。ここでは、上記冷房運転の部について説明する。
本前提技術2によれば、上記複数の圧縮機(21a,21b,21c)が互いに吸入圧力の異なる圧縮機で構成されている。このような場合であっても、上記各流量調整弁(30a,30b,30c)を設けることにより、上記過冷却用減圧弁(29)で減圧された後に各分岐インジェクション配管(37a,37b,37c)を流れる冷媒の流量を各圧縮機(21a,21b,21c)ごとに調整することができる。したがって、上記各圧縮機(21a,21b,21c)に対して適正なインジェクションを行うことが可能となる。
図9は、実施形態に係る冷媒回路である。前提技術2と実施形態とでは、冷凍装置(1)の運転制御を行うコントローラの構成が異なる。又、実施形態の第2インジェクション配管(38)には、上記過冷却熱交換器(28)の減圧側流路(28b)を通過した後の中間圧冷媒の温度を測定する中間冷媒温度センサ(70)と、その中間圧冷媒の圧力を測定する中間圧圧力センサ(71)とが設けられている。
上記第3制御部(18)は、上記中間圧力制御部(59)と上記中間過熱度制御部(60)とを有し、上記各圧縮機(21a,21b,21c)の起動状態に基づいて、上記中間圧力制御部(59)又は上記中間過熱度制御部(60)を選択して制御を実行するものである。
上記第4制御部(19)は、第2吐出目標制御部(56b)と第2過熱回避制御部(78b)と第2湿り回避制御部(79b)とを有し、上記圧縮機(21a,21b,21c)の吐出温度及び吐出過熱度、及び上記インジェクション回路(40)の中間圧冷媒の過熱度に基づいて、第2吐出目標制御部(56b)、第2過熱回避制御部(78b)及び第2湿り回避制御部(79b)の何れか1つを選択して実行するものである。尚、この第4制御部(19)の制御動作は、第1、第2、第3流量調整弁(30a,30b,30c)のそれぞれについて行われるが、ここでは、第1流量調整弁(30a)の場合のみ説明する。
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
5,6,7 中間ポート
9 コントローラ(制御手段)
10 冷媒回路
21a 第1圧縮機(圧縮機)
21b 第2圧縮機(圧縮機)
21c 第3圧縮機(圧縮機)
28 過冷却熱交換器
29 過冷却用減圧弁(減圧手段)
30a 第1流量調整弁(流量調整手段)
30b 第2流量調整弁(流量調整手段)
30c 第3流量調整弁(流量調整手段)
32 第1冷媒配管(高圧ライン)
37 第1インジェクション配管(本配管)
38 第2インジェクション配管
37a 第1分岐インジェクション配管(枝配管)
37b 第2分岐インジェクション配管(枝配管)
37c 第3分岐インジェクション配管(枝配管)
40 インジェクション回路
Claims (23)
- 複数の圧縮機(21a,21b,21c)を有して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路(10)と、該冷媒回路(10)の高圧ライン(33)から分岐した本配管(37)と該本配管(37)からさらに分岐した枝配管(37a,37b,37c)とを有して各枝配管(37a,37b,37c)が各圧縮機(21a,21b,21c)の中間ポート(5,6,7)に接続されたインジェクション回路(40)と、上記インジェクション回路(40)の本配管(37)に設けられた減圧手段(29)とを備えた冷凍装置であって、
上記複数の圧縮機(21a,21b,21c)は、少なくとも1つが可変容量型圧縮機(21a)で構成され、上記複数の圧縮機(21a,21b,21c)のうち、少なくとも可変容量型圧縮機(21a)側の枝配管(37a,37b,37c)に流量調整手段(30a,30b,30c)が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
上記インジェクション回路(40)の各枝配管(37a,37b,37c)ごとに流量調整手段(30a,30b,30c)が設けられていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1又は2において、
上記減圧手段(29)で減圧された冷媒が流れる減圧側流路(28b)と上記冷媒回路(10)の高圧冷媒が流れる高圧側流路(28a)とを有する過冷却熱交換器(28)を備え、
上記減圧側流路(28b)が上記インジェクション回路(40)の本配管(37)に接続され、上記高圧側流路(28a)が上記冷媒回路(10)の高圧ライン(33)に接続されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1から3の何れか1つにおいて、
各圧縮機(21a,21b,21c)の吐出配管(22a,22b,22c)に設けられて該圧縮機(21a,21b,21c)の吐出冷媒から冷凍機油を分離する油分離器(38a,38b,38c)と、上記油分離器(38a,38b,38c)に接続された油流出管(39a,39b,39c)と、一端側が上記油流出管(39a,39b,39c)に接続され、他端側がインジェクション回路(40)から分岐した分岐管に接続されて該油流出管(39a,39b,39c)から各圧縮機(21a,21b,21c)へ冷凍機油を戻す油戻し回路(39)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1から4の何れか1つにおいて、
上記流量調整手段(30a,30b,30c)は、開度可変な流量調整弁であることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1から5の何れか1つにおいて、
上記流量調整手段(30a,30b,30c)は、開閉弁であることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1から6の何れか1つにおいて、
上記複数の圧縮機(21a,21b,21c)は、可変容量型の圧縮機(21a)と固定容量型の圧縮機(21b,21c)とで構成され、
上記可変容量型の圧縮機(21a)の中間ポート(5)に接続された上記枝配管(37a)に設けられた上記流量調整手段(30a)は開度可変な流量調整弁であり、上記固定容量型の圧縮機(21b,21c)の中間ポート(6,7)に接続された上記枝配管(37b,37c)に設けられた上記流量調整手段(30b,30c)は開閉弁であることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1から7の何れか1つにおいて、
上記圧縮機(21a,21b,21c)から吐出された吐出冷媒の温度を検知する吐出冷媒温度検知手段(61)を備え、
上記吐出冷媒温度検知手段(61)で検知した値が、所定の温度範囲内となるように各流量調整手段(30a,30b,30c)の開度を調整する制御手段(9)を備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項3から7の何れか1つにおいて、
上記各圧縮機(21a,21b,21c)における吐出温度及び吐出過熱度の少なくとも1つを検出する吐出状態検出手段(61,66)と、
上記各圧縮機(21a,21b,21c)における吐出温度及び吐出過熱度の少なくとも1つに対して吐出目標値Tm、Tdshmを設定する吐出状態設定手段(76)と、
上記過冷却熱交換器(28)の減圧側流路(28b)を通過した後の中間圧冷媒の過熱度を検出する中間過熱度検出手段(75)と、
上記過冷却熱交換器(28)の減圧側流路(28b)を通過した後の中間圧冷媒の過熱度に対して中間過熱度目標値Tgshmを設定する中間過熱度設定手段(77)とを有するとともに、
上記吐出状態検出手段(61,66)における各圧縮機(21a,21b,21c)ごとの検出値Tdのうちの最大値である最大検出値Ttdが上記吐出目標値Tm、Tdshmとなるように上記減圧手段(29)の開度を変更する第1吐出目標制御部(56a)と、
上記中間過熱度検出手段(75)の検出値Tgshが上記中間過熱度目標値Tgshmとなるように上記減圧手段(29)の開度を変更する中間過熱度制御部(60)と、
上記冷媒回路(10)における冷媒の冷媒状態値が所定範囲内にある場合に、その冷媒状態値に基づいて上記第1吐出目標制御部(56a)又は上記中間過熱度制御部(60)を選択して制御を実行する第1制御部(16)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項9において、
上記第1制御部(16)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の最大検出値Ttdが上記吐出目標値Tmよりも大きい場合に、上記第1吐出目標制御部(56a)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項9又は10において、
上記第1制御部(16)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の最大検出値Ttdが上記吐出目標値Tm以下の場合に、上記中間過熱度制御部(60)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項9から11の何れか1つにおいて、
上記第1制御部(16)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の最大検出値Ttdが所定時間t1内に連続的に低下している場合に、上記中間過熱度制御部(60)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項9から12の何れか1つにおいて、
上記減圧手段(29)の開度を現在よりも大きくする第1過熱回避制御部(78a)と、
上記減圧手段(29)の開度を現在よりも小さくする第1湿り回避制御部(79a)と、
上記冷媒回路(10)における冷媒の冷媒状態値が上記所定範囲を超えた場合に、その冷媒状態値が所定範囲内になるまで、上記第1過熱回避制御部(78a)又は第1湿り回避制御部(79a)を選択して制御を実行する回避制御部(58)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項13において、
上記回避制御部(58)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の検出値Tdが上記吐出目標値Tmよりも大きく設定された上限側の閾値Tdmaxよりもさらに大きい場合、及び上記中間過熱度検出手段(75)の検出値Tgshが上記中間過熱度目標値Tgshmよりも大きく設定された上限側の閾値Tgshmaxよりもさらに大きい場合の少なくとも一方のときに、上記第1過熱回避制御部(78a)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項13又は14において、
上記回避制御部(58)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の検出値Tdが上記吐出目標値Tmよりも小さく設定された下限側の閾値Tdminよりもさらに小さい場合、及び上記中間過熱度検出手段(75)の検出値Tgshが上記中間過熱度目標値Tgshmよりも小さく設定された下限側の閾値Tgshminよりもさらに小さい場合の少なくとも一方のときに、上記第1湿り回避制御部(79a)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項9から15の何れか1つにおいて、
上記吐出状態検出手段(61,66)における各圧縮機(21a,21b,21c)ごとの検出値Tdが互いに近づくように、上記流量調整手段(30a,30b,30c)の開度を変更する第2制御部(17)を備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項3から7の何れか1つにおいて、
上記複数の圧縮機(21a,21b,21c)は、第1圧縮機(21a,21b)と第2圧縮機(21c)とで構成され、
上記冷媒回路(10)の低圧ラインは、上記第1圧縮機(21a,21b)の吸入側と上記冷媒回路(10)に設けられて庫内の冷却を行う冷却用熱交換器(53b,81)とを接続する第1低圧ライン(102)と、上記第2圧縮機(21c)の吸入側と上記冷媒回路(10)に設けられて室内の空調を行う空調用熱交換器(53a)とを接続する第2低圧ライン(101)とで構成され、
上記第1及び第2の低圧ライン(102,101)を流れる低圧冷媒の圧力を検出する低圧圧力検出手段(120,121)と、上記減圧手段(29)で減圧された後の中間圧冷媒の圧力を検出する中間圧力検出手段(71)と、上記過冷却熱交換器(28)の減圧側流路(28b)を通過した後の中間圧冷媒の過熱度を検出する中間過熱度検出手段(75)と、上記過冷却熱交換器(28)の減圧側流路(28b)を通過した後の中間圧冷媒の過熱度に対して中間過熱度目標値Tgshmを設定する中間過熱度設定手段(77)とを有するとともに、
上記中間圧力検出手段(71)の検出値MPが上記低圧圧力検出手段(120,121)における各低圧ライン(102,101)の検出値LPよりも大きくなるように上記減圧手段(29)の開度を変更する中間圧力制御部(59)と、
上記中間過熱度検出手段(75)の検出値Tgshが中間過熱度目標値Tgshmとなるように上記減圧手段(29)の開度を変更する中間過熱度制御部(60)と、
上記複数の圧縮機(21a,21b,21c)の起動状態に基づいて、上記中間圧力制御部(59)又は上記中間過熱度制御部(60)を選択して制御を実行する第3制御部(18)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項17において、
上記第3制御部(18)は、上記第1圧縮機(21a,21b)と上記第2圧縮機(21c)とが共に起動している場合に、上記中間圧力制御部(59)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項17又は18において、
上記第3制御部(18)は、上記第1圧縮機(21a,21b)及び上記第2圧縮機(21c)の一方が起動している場合に、上記中間過熱度制御部(60)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項17から19の何れか1つにおいて、
上記各圧縮機(21a,21b,21c)における吐出温度及び吐出過熱度の少なくとも一方を検知する吐出状態検出手段(61,66)と、上記各圧縮機(21a,21b,21c)における吐出温度及び吐出過熱度の少なくとも一方に対して吐出目標値Tmを設定する吐出状態設定手段(76)とを有するとともに、
上記吐出状態検出手段(61,66)の検出値Tdが上記吐出目標値Tmとなるように流量調整手段(30a,30b,30c)の開度を変更する第2吐出目標制御部(56b)と、
上記流量調整手段(30a,30b,30c)の開度を現在よりも大きくする第2過熱回避制御部(78b)と、
上記流量調整手段(30a,30b,30c)の開度を現在よりも小さくする第2湿り回避制御部(79b)と、
上記冷媒回路(10)における冷媒の冷媒状態値が所定範囲内にある場合に上記第2吐出目標制御部(56b)を選択し、上記冷媒状態値が所定範囲を超えた場合に上記第2過熱回避制御部(78b)又は第2湿り回避制御部(79b)を選択して制御を実行する第4制御部(19)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項20において、
上記第4制御部(19)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の検出値Tdが上記吐出目標値Tmよりも大きく設定された上限側の閾値Tdmaxよりもさらに大きい場合、又は上記中間過熱度検出手段(75)の検出値Tgshが上記中間過熱度目標値Tgshmよりも大きく設定された上限側の閾値Tgshmaxよりもさらに大きい場合の少なくとも一方のときに、上記第2過熱回避制御部(78b)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項20又は21において、
上記第4制御部(19)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の検出値Tdが上記吐出目標値Tmよりも小さく設定された下限側の閾値Tdminよりもさらに小さい場合、又は上記中間過熱度検出手段(75)の検出値Tgshが上記中間過熱度目標値Tgshmよりも小さく設定された下限側の閾値Tgshminよりもさらに小さい場合の少なくとも一方のときに、上記第2湿り回避制御部(79b)を選択して制御を実行するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項20から22の何れか1つにおいて、
上記第4制御部(19)は、上記吐出状態検出手段(61,66)の検出値Tdが上記吐出目標値Tmよりも小さく設定された下限側の閾値Tdmin以上であり、且つ上記吐出目標値Tmよりも大きく設定された上限側の閾値Tdmax以下である場合に、上記第2吐出目標制御部(56b)を選択して制御を実行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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