JP2012117694A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリット型やモノブロック型の冷温水装置を製造するときに、製造管理が容易で室外ユニットの制御基板の共通化が図れる冷凍装置を提供する。
【解決手段】室外ユニット１１に冷媒配管を介して冷温水仕様の冷温水ユニット１２を接続したスプリット型の冷温水装置１０と、前記室外ユニットおよび前記冷温水ユニットの各機能部品を単一の筐体内に一体に有したモノブロック型の冷温水装置と、各冷温水装置の室外ユニットに配置される制御基板１とを備え、前記制御基板１は共通の制御プログラムを実行可能に格納した不揮発性メモリ１Ａを備え、当該制御基板１がスプリット型の冷温水装置１０に配置されたとき、あるいはモノブロック型の冷温水装置に配置されたときに対応し、前記不揮発性メモリ１Ａに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることにより各冷温水装置の除霜制御を実行可能とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、室外ユニットに対し冷媒配管を介して冷温水仕様の冷温水ユニットを接続したスプリット型の冷温水装置を製造したとき、または前記室外ユニットおよび前記冷温水ユニットの各機能部品を単一の筐体内に一体に有したモノブロック型の冷温水装置を製造したときなどに、室外ユニットの制御基板の共通化を可能とし、最適な除霜制御を実行できるようにした冷凍装置に関する。

従来、室外ユニットに冷媒配管を介して冷温水仕様の冷温水ユニットを接続したスプリット型の冷温水装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この種のものでは、室外ユニットの制御基板に格納された制御プログラムに従い、冷温水仕様の制御が実行されている。

特開２００４−２５１４８６号公報

ところで上述の室外ユニットおよび冷温水ユニットの各機能部品を単一の筐体内に一体に有したモノブロック型の冷温水装置を製造しようとしたとき、上記室外ユニットの制御基板に格納された制御プログラムをそのまま用いると、冷温水仕様の制御の実行は可能であるが、除霜制御において不都合が生じる。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、スプリット型やモノブロック型の冷温水装置を製造するときに、製造管理が容易で室外ユニットの制御基板の共通化が図れる冷凍装置を提供することにある。

本発明は、室外ユニットに冷媒配管を介して冷温水仕様の冷温水ユニットを接続したスプリット型の冷温水装置と、前記室外ユニットおよび前記冷温水ユニットの各機能部品を単一の筐体内に一体に有したモノブロック型の冷温水装置と、各冷温水装置の室外ユニットに配置される制御基板とを備え、前記制御基板は共通の制御プログラムを実行可能に格納した不揮発性メモリを備え、当該制御基板がスプリット型の冷温水装置に配置されたとき、あるいはモノブロック型の冷温水装置に配置されたときに対応し、前記不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることにより各冷温水装置の除霜制御を実行可能とした、ことを特徴とする。

室外ユニットを標準室外ユニットとして共通化し、この標準室外ユニットに対し冷媒配管を介して空冷仕様の室内ユニットを接続して空気調和装置を構成し、または標準室外ユニットに対し冷媒配管を介して冷温水仕様の冷温水ユニットを接続してスプリット型の冷温水装置を構成すると共に、前記標準室外ユニットおよび前記冷温水ユニットの各機能部品を単一の筐体内に一体に有した一体型冷温水装置を備え、各冷温水装置の室外ユニットに配置される制御基板を備え、前記制御基板は共通の制御プログラムを実行可能に格納した不揮発性メモリを備え、当該制御基板が空気調和装置に配置されたとき、またはスプリット型の冷温水装置に配置されたとき、あるいはモノブロック型の冷温水装置に配置されたときに対応し、前記不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることにより各冷温水装置の除霜制御を実行可能としてもよい。

一般に、この種の冷温水装置では、室外ユニットの室外熱交換器を蒸発器として機能させて、たとえば冬期に温水を製造する際などに、上記蒸発器に霜付きが発生し、室外熱交換器での熱交換に不都合が生じ、このときに四方弁を冷房サイクルの位置に切り替えて、逆サイクルを実現し、室外熱交換器に高圧冷媒を流して室外熱交換器に付着した霜を除霜することが行われている。上述のスプリット型の冷温水装置と、モノブロック型の冷温水装置とを比較したとき、スプリット型の方が、単一の筐体内に収まらない分だけ、各ユニット間を接続する冷媒配管の長さが長く設定される。冷媒配管の長さは、上述の除霜運転時のメカ弁の開度制御に影響を与える。
スプリット型では各ユニット間を接続する冷媒配管の長さが長くなるため、メカ弁の開度を、たとえば２０〜４８０パルスで管理するところ、動作条件として、たとえば３００パルス程度に絞って、室外熱交換器への冷媒の供給量を調整し、モノブロック型は冷媒配管がそれ程長くならないため、メカ弁の開度を、たとえば４００パルス程度に開いて、室外熱交換器への冷媒の供給量を調整する。

本発明では、各冷温水装置の室外ユニットに配置される制御基板は共通の制御プログラムを実行可能に格納した不揮発性メモリを備え、当該制御基板がスプリット型の冷温水装置に配置されたとき、あるいはモノブロック型の冷温水装置に配置されたときに対応し、不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることにより各冷温水装置の除霜制御を実行可能としたため、所謂スプリット型やモノブロック型の冷温水装置を製造するときに、制御基板の製造管理が容易となり、室外ユニットの制御基板の共通化が図れる。
また、前記冷媒配管の長さに応じて前記不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えるように構成してもよい。
本発明では、冷媒配管の長さに応じて、動作条件としての上記メカ弁の開度を、たとえば３００，３５０，４００パルスなど細分化して設定し、たとえば冷温水装置の据え付け時などに動作条件を書き換えるようにしてもよい。これによれば、冷媒配管の長さに応じた除霜制御のより最適化が図れる。

本発明では、各冷温水装置の室外ユニットに配置される制御基板は共通の制御プログラムを実行可能に格納した不揮発性メモリを備え、当該制御基板がスプリット型の冷温水装置に配置されたとき、あるいはモノブロック型の冷温水装置に配置されたときに対応し、不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることにより各冷温水装置の除霜制御を実行可能としたため、所謂スプリット型やモノブロック型の冷温水装置を製造するときに、制御基板の製造管理が容易となり、室外ユニットの制御基板の共通化が図れる。

空気調和装置（冷凍装置）の冷媒回路図である。 スプリット型のチラー装置（冷凍装置）の冷媒回路図である。 モノブロック型のチラー装置（冷凍装置）の冷媒回路図である。 動作条件を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１〜図３は、この実施の形態に対応する空気調和装置（図１参照）や、所謂チラー装置（図２および図３参照）の冷媒回路を示す。
図１は、所謂スプリット型の空気調和装置を示す。
この空気調和装置２１０は、標準室外ユニット（以下、単に室外ユニットという。）１１と、室内ユニット２１２とを備えている。室外ユニット１１は標準室外ユニットとして後述する図２の室外ユニット１１と共通化されており、室外ユニット１１の室外冷媒配管１４Ａと室内ユニット２１２の室内冷媒配管２１４Ｂとがユニット間配管２５２，２５３を介して連結され冷凍サイクルが形成されている。
なお、以下の説明において室外冷媒配管１４Ａと室内冷媒配管２１４Ｂを特に区別しない場合は、「冷媒配管２１４」と称す。

室外ユニット１１の室外冷媒配管１４Ａには圧縮機１６が配設されている。この圧縮機１６の吸込側にはアキュムレータ１７が、吐出側には四方弁１８がそれぞれ配設されている。この四方弁１８には、室外熱交換器１９、メカ弁（室外膨張弁）２４、ストレーナ２５が順次配設されている。１９Ａは室外ファン、２６はマフラーである。
この室外ユニット１１に接続された室内ユニット２１２は、室内熱交換器２２８および室内ファン２２９を備えている。
暖房運転時には、室外ユニット１１の四方弁１８が暖房サイクル側に切り替わり、室内ユニット２１２の室内熱交換器２２８が凝縮器として機能し、室内ファン２２９の送風により室内が暖房される。冷房運転時には、室外ユニット１１の四方弁１８が冷房サイクル側に切り替わり、室内ユニット２１２の室内熱交換器２２８が蒸発器として機能し、室内ファン２２９の送風により室内が冷房される。

図２は、所謂スプリット型のチラー装置を示す。
このチラー装置（冷凍装置）１０は、上述の標準室外ユニットとしての室外ユニット１１と、冷温水ユニット１２とを備えている。室外ユニット１１は標準室外ユニットとして上述した図１の室外ユニット１１と共通化されており、室外ユニット１１の室外冷媒配管１４Ａと冷温水ユニット１２のチラー側冷媒配管１４Ｂとがユニット間配管５２，５３を介して連結され冷凍サイクルが形成されている。ユニット間配管５２，５３は現場の設置状況に応じて適宜の長さに設定され、たとえば数十ｍにもおよぶ長さとなる場合がある。なお、以下の説明において室外冷媒配管１４Ａとチラー側冷媒配管１４Ｂを特に区別しない場合は、「冷媒配管１４」と称す。

室外ユニット１１の室外冷媒配管１４Ａには圧縮機１６が配設されている。この圧縮機１６の吸込側にはアキュムレータ１７が、吐出側には四方弁１８がそれぞれ配設されている。この四方弁１８には、室外熱交換器１９、メカ弁（室外膨張弁）２４、ストレーナ２５が順次配設されている。１９Ａは室外ファン、２６はマフラーである。
室外ユニット１１に接続された冷温水ユニット１２は、レシーバタンク２７およびプレート熱交換器２８を備えている。プレート熱交換器２８は冷媒流路と水流路（不図示）とを交互に積層して備え、水流路（不図示）には水配管３０が接続されている。この水配管３０には膨張タンク３１、水ポンプ３２、水加熱装置（電気ヒーター）３３が順に接続され、冷温水負荷設備３４へ接続されている。３５は圧力ゲージ、３６はフロースイッチ、３７は安全弁である。

このスプリット型のチラー装置で温水をつくるときには、室外ユニット１１の四方弁１８が暖房サイクル側に切り替わり、冷温水ユニット１２側のプレート熱交換器２８が凝縮器として機能する。プレート熱交換器２８には、水ポンプ３２により冷温水負荷設備３４から実線矢印の方向に水が循環し、この水は、プレート熱交換器２８および水加熱装置（電気ヒーター）３３で加熱されて冷温水負荷設備３４へ環流する。
また冷水をつくるときには、室外ユニット１１の四方弁１８が冷房サイクル側に切り替わり、冷温水ユニット１２側のプレート熱交換器２８が蒸発器として機能する。プレート熱交換器２８には、水ポンプ３２により冷温水負荷設備３４から実線矢印の方向に水が循環し、この水は、プレート熱交換器２８で冷却されて冷温水負荷設備３４へ環流する。このとき水加熱装置３３は運転停止である。

図３は、所謂モノブロック型のチラー装置（一体型冷温水装置）を示す。
この一体型冷温水装置１１０は、単一の筐体１１１内に、室外ユニットおよび冷温水ユニットの各機能部品を一体に備えている。
すなわち単一の筐体１１１内には、室外ユニット（図１、図２の室外ユニット１１に対応している。）の機能部品として、圧縮機１１６が配設されている。この圧縮機１１６の吸込側にはアキュムレータ１１７が、吐出側には四方弁１１８がそれぞれ配設されている。この四方弁１１８には、室外熱交換器１１９およびメカ弁（室外膨張弁）１２４が順次配設されている。１１９Ａは室外ファンである。また、筐体１１１内には、冷温水ユニット（図２の冷温水ユニット１２に対応している。）の機能部品として、レシーバタンク１２７およびプレート熱交換器１２８を備えている。プレート熱交換器１２８は冷媒流路と水流路（不図示）とを交互に積層して備え、水流路（不図示）には水配管１３０が接続されている。この水配管１３０には、水ポンプ１３２により水が循環し、水加熱装置（電気ヒーター）１３３、膨張タンク１３１が順に接続されている。１３５は圧力ゲージ、１３６はフロースイッチ、１３７は安全弁、１３８は水圧センサである。

この一体型冷温水装置１１０で温水をつくるときには、四方弁１１８が暖房サイクル側に切り替わり、プレート熱交換器１２８が凝縮器として機能する。プレート熱交換器１２８には、入口１３０Ａからの水が、水ポンプ１３２により実線矢印の方向に循環し、この水は、プレート熱交換器１２８および水加熱装置１３３で加熱され、出口１３０Ｂから冷温水負荷設備（不図示）へ環流する。一方、一体型冷温水装置１１０で冷水をつくるときには、四方弁１１８が冷房サイクル側に切り替わり、プレート熱交換器１２８が蒸発器として機能する。プレート熱交換器１２８には、入口１３０Ａからの水が、水ポンプ１３２により実線矢印の方向に循環し、この水は、プレート熱交換器１２８で冷却されて、出口１３０Ｂから冷温水負荷設備（不図示）へ環流する。冷水を作るときには水加熱装置１３３の運転は停止である。

つぎに、制御系を説明する。
本実施の形態では、図１〜図３のすべての室外ユニットに対し、共通の制御基板１が配設されている。制御基板１は不揮発性メモリ１Ａを備え、不揮発性メモリ１Ａには、空冷仕様における制御プログラムが格納されている。制御プログラムの所定の動作条件は書き換えが可能であり、制御基板１を空冷仕様から冷温水仕様に変更する場合には、当該動作条件が書き換え操作により適宜書き換えられる。たとえば図１に示す空冷仕様の場合には、空冷仕様における制御プログラムが格納された制御基板１が、空冷仕様のまま変更せずに使用され、図２または図３に示すように、標準室外ユニットに冷温水仕様の冷温水ユニットが接続されたときには、制御基板１にたとえば書き換え治具（不図示）を接続し、書き換え操作により動作条件が書き換えられて使用される。

図４は、上述の動作条件を示す。
本実施の形態では、製造工場から、＜０：空気調和装置＞（図１参照）、＜１：温水５０℃出湯のスプリット型のチラー装置＞（図２参照）、＜２：温水５５℃出湯のスプリット型のチラー装置＞（同じく図２参照）、＜３：温水５５℃出湯のモノブロック型のチラー装置＞（図３参照）の４機種が出荷される。

＜０：空気調和装置＞
この場合、上述したように、空冷仕様における制御プログラムが格納された制御基板１が、そのまま変更せずに使用される。
以下は、暖房時を示している。
（ａ）出湯温度制御の動作条件は存在しない。
（ｂ）冷媒高圧圧力制御の動作条件は標準室外ユニット１１の圧縮機１６における吐出の冷媒温度Ａ℃であり、吐出温度がＡ℃を越えたとき、高圧異常と推定し、たとえば圧縮機１６の運転が停止される。
（ｃ）外気温度制御では、標準室外ユニット１１の周辺の外気温度が下がれば室外ファン１９Ａの駆動電流値を上げ、外気温度が上がればその電流値を下げ、室外ファン１９Ａの回転数が２２０〜８８０ｒｐｍに制御される。このときの動作条件は室外ファン１９Ａの回転数２２０〜８８０ｒｐｍである。
（ｄ）除霜制御では、室外熱交換器１９に霜付きが発生したとき、四方弁１８を冷房サイクルの位置に切り替えて、冷媒の流れとして、逆サイクルを実現し、室外熱交換器１９に高圧冷媒を流し、室外熱交換器１９に付着した霜を除霜する。このときの動作条件はメカ弁２４の弁開度であり、メカ弁２４は除霜制御時以外の通常制御時には２０〜４８０パルスで管理するところ、除霜制御では、たとえば３００パルスの開度に制御される。

＜１：温水５０℃出湯のスプリット型のチラー装置＞
この場合、制御基板１にたとえば書き換え治具（不図示）を接続し、書き換え操作により条件＜１＞を入力することにより動作条件が以下のように書き換えられる。
（１ａ）出湯温度制御の動作条件は暖房時凝縮温度であり、この凝縮温度が５０℃に書き換えられる。この書き換えにより、出湯温度制御ではプレート熱交換器２８の出入口に設けた温度センサ（不図示）の検知に従い、凝縮温度が５０℃に制御される。
（１ｂ）冷媒温度が（Ａ＋α）℃に書き換えられる。冷媒温度が（Ａ＋α）℃を越えたとき、高圧異常と推定し、圧縮機１６の運転が停止される。
（１ｃ）外気温度制御の動作条件は、上述の＜０：空気調和装置＞のときと同じであり、書き換えは行われない。
（１ｄ）除霜制御の動作条件は、上述の＜０：空気調和装置＞のときと同じであり、書き換えは行われない。

＜２：温水５５℃出湯のスプリット型のチラー装置＞
この場合には、書き換え操作により条件＜２＞を入力することにより動作条件が以下のように書き換えられる。
（２ａ）凝縮温度が５５℃に書き換えられる。
（２ｂ）冷媒温度が（Ａ＋β）℃に書き換えられる。ここで、Ａ＜α＜βである。
（２ｃ）外気温度制御の動作条件は、上述の＜０：空気調和装置＞のときと同じであり、書き換えは行われない。
（２ｄ）除霜制御の動作条件は、上述の＜０：空気調和装置＞のときと同じであり、書き換えは行われない。

＜３：温水５５℃出湯のモノブロック型のチラー装置＞
この場合には、書き換え操作により条件＜３＞を入力することにより動作条件が以下のように書き換えられる。
（３ａ）凝縮温度が５５℃に書き換えられる。
（３ｂ）冷媒温度が（Ａ＋β）℃に書き換えられる。ここで、Ａ＜α＜βである。
（３ｃ）室外ファン１９Ａの回転数の下限値が４００ｒｐｍに書き換えられる。この書き換えにより、上記別機種に比べて、外気温度に応じ、室外ファン１９Ａの回転数が高めに４００〜８８０ｒｐｍに制御される。
（３ｄ）モノブロック型は上述のスプリット型の冷温水装置と比較して、各種の機器類が単一の筐体内に収まる分だけ、冷媒配管の長さが短い。したがって除霜制御ではメカ弁１２４の開度が、通常制御において２０〜４８０パルスで管理するところ、４００パルスの開度に制御される。すなわち、メカ弁１２４の開度が４００パルスに開かれて、室外熱交換器１１９への冷媒の供給量が調整される。

本構成では、標準室外ユニット１１に冷媒配管５２，５３を介して空冷仕様の室内ユニット２１２が接続されても、冷温水仕様の冷温水ユニット１２が接続されても、あるいは標準室外ユニット１１および冷温水ユニット１２の各機能部品を単一の筐体内に一体に有した一体型冷温水装置１１０が製造されても、不揮発性メモリ１Ａに格納された空冷仕様の制御プログラムの動作条件、すなわち暖房時凝縮温度や冷媒高圧圧力や外気温度などを書き換えることにより、温水出湯に適した運転を簡易に行える。これによれば、制御基板１の共通化が図れる。

一般に、この種の冷温水装置では、室外ユニット１１の室外熱交換器１９を蒸発器として機能させて、たとえば冬期に温水を製造する際などに、上記蒸発器に霜付きが発生し、室外熱交換器１９での熱交換に不都合が生じ、このときに四方弁１８を冷房サイクルの位置に切り替えて、逆サイクルを実現し、室外熱交換器１９に高圧冷媒を流して室外熱交換器１９に付着した霜を除霜する。上述のスプリット型の冷温水装置１０と、モノブロック型の冷温水装置１１０とを比較したとき、スプリット型の方が、単一の筐体１１１内に収まらない分だけ、各ユニット間を接続する冷媒配管５２，５３の長さが長く設定される。冷媒配管の長さは、除霜運転時のメカ弁２４，１２４の開度制御に影響を与える。スプリット型では各ユニット間を接続する冷媒配管５２，５３の長さが長くなるため、メカ弁２４の開度を、２０〜４８０パルスで管理するところ、動作条件として、３００パルス程度に絞って、室外熱交換器１９への冷媒の供給量を調整し、モノブロック型は冷媒配管がそれ程長くならないため、メカ弁１２４の開度を、４００パルス程度に開いて、室外熱交換器１１９への冷媒の供給量を調整する。
本構成では、不揮発性メモリ１Ａに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることで除霜制御を実行可能としたため、所謂スプリット型やモノブロック型の冷温水装置１２，１１０を製造するときに、制御基板１の製造管理が容易となり、制御基板１の共通化が図れる。

以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。上記実施の形態では、スプリット型のチラー装置１２とモノブロック型のチラー装置１１０を対比し、上記不揮発性メモリ１Ａに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることとしたが、これに限定されず、たとえば上記冷媒配管５２，５３の長さに応じて、不揮発性メモリ１Ａに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えるように構成してもよい。この場合に、冷媒配管５２，５３の長さに応じて、動作条件としての上記メカ弁２４，１２４の開度を、たとえば３００，３５０，４００パルスなど細分化して設定し、たとえば冷温水装置の据え付け時などに動作条件を書き換えるようにしてもよい。これによれば、冷媒配管の長さに応じた除霜制御のより最適化が図れる。

１ 制御基板
１Ａ 不揮発性メモリ
１０ スプリット型のチラー装置（冷凍装置）
１１ 標準室外ユニット（室外ユニット）
１２ 冷温水ユニット
１６ 圧縮機
１８，１１８ 四方弁
２４，１２４ メカ弁（室外膨張弁）
２８，１２８ プレート熱交換器
５２，５３ ユニット間配管
１１０ モノブロック型のチラー装置（一体型冷温水装置）
１１１ 筐体
２１０ 空気調和装置（冷凍装置）
２１２ 室内ユニット

Claims (3)

1. 室外ユニットに冷媒配管を介して冷温水仕様の冷温水ユニットを接続したスプリット型の冷温水装置と、前記室外ユニットおよび前記冷温水ユニットの各機能部品を単一の筐体内に一体に有したモノブロック型の冷温水装置と、各冷温水装置の室外ユニットに配置される制御基板とを備え、前記制御基板は共通の制御プログラムを実行可能に格納した不揮発性メモリを備え、当該制御基板がスプリット型の冷温水装置に配置されたとき、あるいはモノブロック型の冷温水装置に配置されたときに対応し、前記不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることにより各冷温水装置の除霜制御を実行可能とした、ことを特徴とする冷凍装置。
2. 室外ユニットを標準室外ユニットとして共通化し、この標準室外ユニットに対し冷媒配管を介して空冷仕様の室内ユニットを接続して空気調和装置を構成し、または標準室外ユニットに対し冷媒配管を介して冷温水仕様の冷温水ユニットを接続してスプリット型の冷温水装置を構成すると共に、前記標準室外ユニットおよび前記冷温水ユニットの各機能部品を単一の筐体内に一体に有した一体型冷温水装置を備え、各冷温水装置の室外ユニットに配置される制御基板を備え、前記制御基板は共通の制御プログラムを実行可能に格納した不揮発性メモリを備え、当該制御基板が空気調和装置に配置されたとき、またはスプリット型の冷温水装置に配置されたとき、あるいはモノブロック型の冷温水装置に配置されたときに対応し、前記不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えることにより各冷温水装置の除霜制御を実行可能とした、ことを特徴とする冷凍装置。
3. 前記冷媒配管の長さに応じて前記不揮発性メモリに格納された制御プログラムの除霜制御に関する動作条件を書き換えるように構成した、ことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。

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