JP4997012B2

JP4997012B2 - Refrigeration equipment

Info

Publication number: JP4997012B2
Application number: JP2007193502A
Authority: JP
Inventors: 亮佑對比地; 博之齋; 悟今井; 哲 ▲崎▼道
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-07-25
Also published as: JP2009030840A

Description

本発明は、冷凍装置に関し、特に安定した過熱度制御が得られる技術に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a technique capable of obtaining stable superheat control.

冷凍装置において、安定的に冷凍能力を確保するためには蒸発器出口の冷媒の過熱度を適切に制御することが重要である。このため、冷凍装置においては、蒸発器入口／出口温度を検出して過熱度を求め、求めた過熱度に応じて膨張弁の開度を調節する、いわゆる過熱度制御が行われている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平７−９８１６０号公報 In the refrigeration apparatus, it is important to appropriately control the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator in order to stably secure the refrigeration capacity. For this reason, in the refrigeration system, so-called superheat control is performed in which the evaporator inlet / outlet temperature is detected to determine the degree of superheat, and the opening of the expansion valve is adjusted according to the obtained degree of superheat (for example, , See Patent Document 1).
JP-A-7-98160

ところで、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍装置においては、上記過熱度制御を行っている場合でも、冷凍負荷の変動等の影響により過熱度が取れなくなる、いわゆる「寝込み」と呼ばれる状態に陥ることがある。この寝込みの状態に陥ると、膨張弁入口の冷媒温度（以下、膨張弁入口温度と称する。）の極端な低下やハンチング（周期的な変動）等が生じて過熱度が不安定となり、その結果、液圧縮や液バック、冷凍装置の冷凍能力低下といった不具合を生じることがある。 By the way, in a refrigeration apparatus using carbon dioxide as a refrigerant, even when the superheat control is performed, the so-called “sleeping” state may occur in which the superheat cannot be obtained due to the influence of fluctuations in the refrigeration load or the like. . When this stagnation occurs, the temperature of the refrigerant at the inlet of the expansion valve (hereinafter referred to as the temperature of the inlet of the expansion valve) is drastically reduced, hunting (periodic fluctuation), etc., and the degree of superheat becomes unstable. In some cases, problems such as liquid compression, liquid back, and a decrease in the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus may occur.

図１０には冷媒の圧縮部が１段圧縮の圧縮機１１を採用した冷凍装置１０を示し、図１１には第１圧縮部１１Ａで圧縮された冷媒を更に第２圧縮部１１Ｂで圧縮する２段圧縮の圧縮機１１を採用した冷凍装置１０を示している。これらにおいて、通常の安定サイクル状態では、膨張弁等の減圧器１９の入口温度、及び蒸発器２０の入口温度と出口温度は、図１２に示すように安定した温度変化を呈する。 FIG. 10 shows a refrigeration apparatus 10 that employs a compressor 11 in which the refrigerant compression section is a one-stage compression. FIG. 11 shows that the refrigerant compressed by the first compression section 11A is further compressed by the second compression section 11B. The refrigerating apparatus 10 which employ | adopted the compressor 11 of the stage compression is shown. In these, in the normal stable cycle state, the inlet temperature of the decompressor 19 such as the expansion valve and the inlet temperature and outlet temperature of the evaporator 20 exhibit stable temperature changes as shown in FIG.

ここで、寝込みについて図１１に示す冷凍装置１０を参照して詳述する。図１１に示す冷凍装置１０は、冷媒として二酸化炭素を用いるもので、圧縮機１１、放熱器１５、内部熱交換器１８、膨張弁等の減圧器１９、減圧器１９の入口温度を検出するためのセンサ３４、蒸発器２０、蒸発器入口の冷媒温度（以下、蒸発器入口温度と称する。）を検出するためのセンサ３２、蒸発器出口の冷媒温度（以下、蒸発器出口温度と称する。）を検出するためのセンサ３３、逆止弁２１、及びセンサ３２，３３の検出値に応じて減圧器１９の開度を制御する図示しない制御部等を含んで構成されている。 Here, sleeping will be described in detail with reference to the refrigeration apparatus 10 shown in FIG. The refrigeration apparatus 10 shown in FIG. 11 uses carbon dioxide as a refrigerant and detects the inlet temperature of the compressor 11, the radiator 15, the internal heat exchanger 18, the decompressor 19 such as an expansion valve, and the decompressor 19. , Sensor 32 for detecting the refrigerant temperature at the evaporator inlet (hereinafter referred to as the evaporator inlet temperature), the refrigerant temperature at the evaporator outlet (hereinafter referred to as the evaporator outlet temperature). Sensor 33, check valve 21, and a control unit (not shown) for controlling the opening degree of pressure reducer 19 according to the detection values of sensors 32 and 33.

上記構成からなる冷凍装置１０において、過熱度制御が適正に行われて冷凍サイクルが安定状態にある場合、膨張弁入口温度、蒸発器入口温度、及び蒸発器出口温度の時間的な変化は、例えば、図１２に示すように、安定状態では膨張弁入口の冷媒温度は、所定範囲内の温度（Ｔ１〜Ｔ２）に維持されている。 In the refrigeration apparatus 10 having the above configuration, when the superheat control is properly performed and the refrigeration cycle is in a stable state, temporal changes in the expansion valve inlet temperature, the evaporator inlet temperature, and the evaporator outlet temperature are, for example, As shown in FIG. 12, in the stable state, the refrigerant temperature at the inlet of the expansion valve is maintained at a temperature (T1 to T2) within a predetermined range.

一方、寝込みの状態に陥った場合、膨張弁入口温度、蒸発器入口温度、及び蒸発器出口温度の時間的な変化は、例えば、図１３示すように、膨張弁入口温度が不安定となり、膨張弁入口温度が相当低温まで低下し（同図の例では安定動作時のプラス温度Ｔ１よりも大きく低下し、略マイナス温度Ｔ３近くまで下がる。）、これにより過熱度（蒸発器入口温度と蒸発器出口温度の差）が取れなくなってしまうことがわかる。 On the other hand, when falling into a stagnation state, the temporal change in the expansion valve inlet temperature, the evaporator inlet temperature, and the evaporator outlet temperature is, for example, as shown in FIG. The valve inlet temperature decreases to a considerably low temperature (in the example shown in the figure, it is greatly decreased from the positive temperature T1 at the time of stable operation and decreases to nearly the negative temperature T3), and thereby the superheat degree (evaporator inlet temperature and evaporator). It can be seen that the difference in the outlet temperature cannot be taken.

図１０に示す冷凍装置１０において、図１１に示す冷凍装置１０と同様の機能部については同一符号を付している。寝込みについては、図１０に示す冷凍装置１０についても同様の現象となる。 In the refrigeration apparatus 10 shown in FIG. 10, the same reference numerals are given to the same functional units as those in the refrigeration apparatus 10 shown in FIG. 11. The same phenomenon occurs in the refrigeration apparatus 10 shown in FIG.

なお、上記のような内部熱交換器１８を有するタイプの冷凍装置１０では、膨張弁入口温度が負荷変動の影響を受けやすく、寝込みの状態に陥り易い。また冷媒として用いる二酸化炭素は流動性が高く、膨張弁の入口では高圧となるため、開度変化に対する流量変化が大きく膨張弁の開度制御が非常に厳しく、アンモニア等を冷媒とする他の冷凍装置に比べて膨張弁の開度制御が難しい。 In the refrigeration apparatus 10 of the type having the internal heat exchanger 18 as described above, the expansion valve inlet temperature is likely to be affected by load fluctuations, and is likely to fall into a stagnation state. Carbon dioxide used as a refrigerant has high fluidity and a high pressure at the inlet of the expansion valve. Therefore, the flow rate change with respect to the change in the opening degree is large, and the opening degree control of the expansion valve is very strict. It is difficult to control the opening of the expansion valve as compared to the device.

本発明は、このような問題に鑑み、冷凍装置が寝込みの状態に陥るのを事前にキャッチして、寝込みの状態に陥る前に、冷凍装置に生じる温度変化をキャッチして、寝込みの状態に陥ることを防ぐことができる冷凍装置を提供することを目的とする。 In view of such a problem, the present invention catches in advance that the refrigeration apparatus falls into a sleeping state, and catches a temperature change that occurs in the refrigeration apparatus before falling into the sleeping state, so that the sleeping apparatus enters a sleeping state. It aims at providing the freezing apparatus which can prevent falling.

第１発明の冷凍装置は、圧縮機で圧縮されたガス冷媒は放熱器で放熱され、前記放熱器から流出した冷媒は、熱交換器の一次側冷媒通路を通過して減圧器で減圧され、蒸発器にて蒸発した後、前記熱交換器の二次側冷媒通路を通過して前記圧縮機へ帰還する冷媒路を流れ、前記蒸発器に流入する冷媒の温度である蒸発器入口温度と前記蒸発器から流出する冷媒の温度である蒸発器出口温度とに基づいて求めた過熱度に応じて前記減圧器の開度を制御する制御部を有し、前記放熱器から流出した冷媒が前記一次側冷媒通路から前記減圧器に流れるか前記一次側冷媒通路をバイパスするバイパス通路から前記減圧器に流れるかを切り替え制御する制御弁と、前記一次側冷媒通路を出で前記減圧器に流入する冷媒の温度である前記減圧器の入口温度を検出する温度センサを設け、所期の前記過熱度が取れなくなる寝込み状態へ陥る前兆として生じる前記減圧器の入口温度の低下によって前記温度センサの検出温度が所定温度以下またはこの所定温度より低い場合、前記制御部の動作に基づく前記制御弁の動作によって、前記放熱器から流出した冷媒が、前記一次側冷媒通路へ流れずに前記バイパス通路へ流れるように冷媒の通路を切り替えることを特徴とする。 In the refrigeration apparatus of the first invention, the gas refrigerant compressed by the compressor is radiated by the radiator, and the refrigerant flowing out of the radiator is reduced in pressure by the decompressor through the primary side refrigerant passage of the heat exchanger, After evaporating in the evaporator, it passes through the secondary refrigerant passage of the heat exchanger and flows through the refrigerant path returning to the compressor, and the evaporator inlet temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator, and the A controller that controls the degree of opening of the decompressor according to the degree of superheat determined based on the evaporator outlet temperature that is the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator, and the refrigerant flowing out of the radiator is the primary A control valve that controls whether to flow from the side refrigerant passage to the decompressor or from the bypass passage that bypasses the primary side refrigerant passage to the decompressor, and the refrigerant that exits the primary refrigerant passage and flows into the decompressor The inlet temperature of the decompressor that is the temperature of When a temperature sensor to detect is provided, and the detected temperature of the temperature sensor is lower than the predetermined temperature or lower than the predetermined temperature due to a decrease in the inlet temperature of the decompressor generated as a precursor to falling into a sleeping state where the desired degree of superheat cannot be taken, According to the operation of the control valve based on the operation of the control unit, the refrigerant passage is switched so that the refrigerant flowing out of the radiator flows into the bypass passage without flowing into the primary refrigerant passage .

第２発明の冷凍装置は、圧縮機で圧縮されたガス冷媒は放熱器で放熱され、前記放熱器から流出した冷媒は、熱交換器の一次側冷媒通路を通過して減圧器で減圧され、蒸発器にて蒸発した後、前記熱交換器の二次側冷媒通路を通過して前記圧縮機へ帰還する冷媒路を流れ、前記蒸発器に流入する冷媒の温度である蒸発器入口温度と前記蒸発器から流出する冷媒の温度である蒸発器出口温度とに基づいて求めた過熱度に応じて前記減圧器の開度を制御する制御部を有し、前記蒸発器から流出した冷媒が前記二次側冷媒通路から前記圧縮機へ帰還するか前記二次側冷媒通路をバイパスするバイパス通路から前記圧縮機へ帰還するかを切り替え制御する制御弁と、前記一次側冷媒通路を出で前記減圧器に流入する冷媒の温度である前記減圧器の入口温度を検出する温度センサを設け、所期の前記過熱度が取れなくなる寝込み状態へ陥る前兆として生じる前記減圧器の入口温度の低下によって前記温度センサの検出温度が所定温度以下またはこの所定温度より低い場合、前記制御部の動作に基づく前記制御弁の動作によって、前記蒸発器から流出した冷媒が、前記二次側冷媒通路へ流れずに前記バイパス通路へ流れるように冷媒の通路を切り替えることを特徴とする。 In the refrigeration apparatus of the second invention, the gas refrigerant compressed by the compressor is radiated by the radiator, and the refrigerant flowing out of the radiator is reduced in pressure by the decompressor through the primary side refrigerant passage of the heat exchanger, After evaporating in the evaporator, it passes through the secondary refrigerant passage of the heat exchanger and flows through the refrigerant path returning to the compressor, and the evaporator inlet temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator, and the a control unit for controlling the opening of the pressure reducer in accordance with the degree of superheat calculated based on the the temperature of the refrigerant flowing out from the evaporator evaporator outlet temperature, the refrigerant flowing out of the evaporator the two A control valve for controlling switching between returning from the secondary refrigerant passage to the compressor or returning from the bypass passage bypassing the secondary refrigerant passage to the compressor; and exiting the primary refrigerant passage to the decompressor The inlet of the pressure reducer which is the temperature of the refrigerant flowing into the A temperature sensor for detecting the temperature is provided, and the temperature detected by the temperature sensor is lower than the predetermined temperature or lower than the predetermined temperature due to a decrease in the inlet temperature of the pressure reducer, which is a sign of falling into a sleeping state where the desired degree of superheat cannot be obtained In this case, the operation of the control valve based on the operation of the control unit switches the refrigerant passage so that the refrigerant flowing out of the evaporator flows to the bypass passage without flowing to the secondary refrigerant passage. And

上記第１発明によれば、冷凍装置が寝込みの状態に陥る兆候を減圧器の入口温度を検出する温度センサによって検出することにより、制御部によって動作する制御弁によって、通常、放熱器から熱交換器の一次側冷媒通路を通って減圧器に流入する冷媒は、放熱器から熱交換器の一次側冷媒通路をバイパスして減圧器に流れるように制御されるため、寝込みを速やかに防止することができるものとなる。このように、寝込みを防止することで、過熱度を安定的に確保することができ、冷凍効率が安定して維持され、これにより消費電力を低減することができる。 According to the first aspect of the invention, by detecting a sign that the refrigeration apparatus is in the stagnation state by the temperature sensor that detects the inlet temperature of the decompressor, the control valve operated by the control unit normally performs heat exchange from the radiator. Since the refrigerant flowing into the decompressor through the primary refrigerant passage of the heat exchanger is controlled to flow from the radiator to the decompressor by bypassing the primary refrigerant passage of the heat exchanger, it is necessary to quickly prevent stagnation. Will be able to. In this way, by preventing stagnation, the degree of superheat can be stably secured, and the refrigeration efficiency can be stably maintained, thereby reducing the power consumption.

第２発明では、冷凍装置が寝込みの状態に陥る兆候を減圧器の入口温度を検出する温度センサによって検出し、制御部によって動作する制御弁によって、蒸発器から圧縮機の吸込み側に供給するガス冷媒が熱交換器をバイパスして圧縮機の吸込み側に流れるように制御するため、寝込みを防止することが的確に行えるものとなり、寝込みを防止することで、過熱度を安定的に確保することができ、冷凍効率が安定して維持され、これにより消費電力を低減することができる。なお、制御弁が減圧器の上流側に配置される場合には、高圧に耐えられるものであることが必要であり高価な制御弁となるが、制御弁が減圧器の下流側である低圧冷媒回路に配置されるため、このような懸念はない装置が提供できる。In the second invention, the gas supplied to the suction side of the compressor from the evaporator is detected by the temperature sensor that detects the inlet temperature of the pressure reducer, and the control valve that is operated by the control unit detects the sign that the refrigeration apparatus falls into the sleeping state. Since the refrigerant is controlled so that it bypasses the heat exchanger and flows to the suction side of the compressor, it is possible to accurately prevent stagnation and to ensure stable overheating by preventing stagnation. Thus, the refrigeration efficiency is stably maintained, thereby reducing power consumption. When the control valve is arranged on the upstream side of the pressure reducer, it needs to be able to withstand high pressure and becomes an expensive control valve, but the low pressure refrigerant whose control valve is on the downstream side of the pressure reducer Since it is arranged in a circuit, a device which does not have such a concern can be provided.

本発明の冷凍装置は、ガス冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮されたガス冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から流出するガス冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器で減圧されたガス冷媒を蒸発させ前記圧縮機の吸込み側に供給する蒸発器と、前記放熱器から前記減圧器に流入するガス冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機の吸込み側に供給するガス冷媒とを熱交換させる熱交換器と、前記蒸発器に流入する前記冷媒の温度である蒸発器入口温度と前記蒸発器から流出する前記冷媒の温度である蒸発器出口温度とに基づいて求めた前記冷媒の前記過熱度に応じて前記減圧器の開度を制御する制御部を有し、前記減圧器に流入する前記冷媒の温度である減圧器入口温度が予め設定された所定温度以下またはこの所定温度より低い場合に、前記制御部の動作に基づき、前記熱交換器での正規の前記熱交換を行わないように制御弁によって前記冷媒の通路を切り替えるものであり、本発明の実施例を以下に記載する。 The refrigeration apparatus of the present invention includes a compressor that compresses a gas refrigerant, a radiator that dissipates the gas refrigerant compressed by the compressor, a decompressor that decompresses the gas refrigerant flowing out of the radiator, and the decompressor. An evaporator for evaporating the gas refrigerant depressurized in step (b) and supplying it to the suction side of the compressor; a gas refrigerant flowing from the radiator to the decompressor; and a gas refrigerant supplied from the evaporator to the suction side of the compressor And the evaporator outlet temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator, and the evaporator outlet temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator, A controller that controls an opening of the decompressor according to the degree of superheat of the refrigerant, and a decompressor inlet temperature, which is a temperature of the refrigerant flowing into the decompressor, is equal to or lower than a predetermined temperature set in advance. If below the temperature Based on the operation of the control unit, the control valve so as not to perform the heat exchange of the normal in the heat exchanger is intended to switch the passage of the refrigerant, describes an embodiment of the present invention are described below.

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態として示す冷凍装置の構成図、図２は本発明の第２の実施形態として示す冷凍装置の構成図、図３は本発明の第３の実施形態として示す冷凍装置の構成図、図４は本発明の第４の実施形態として示す冷凍装置の構成図、図５は本発明の制御部によって行われる減圧器の開度制御に関する処理を説明するフローチャート、図６は本発明の冷凍装置が寝込みの状態に陥る兆候をキャッチして行なう冷媒通路の切り替え制御を説明するフローチャート、図７は本発明の冷凍装置が寝込みの状態に陥る兆候を示す減圧器入口温度、蒸発器入口温度、及び蒸発器出口温度の時間変化図、図８は本発明の冷凍装置の制御部４０のハードウエア構成図、図９は本発明の冷凍装置のｐ−ｈ線図（モリエル線図）、図１０は従来の冷媒圧縮部が１段圧縮の圧縮機を採用した冷凍装置の構成図、図１１は従来の冷媒圧縮部が２段圧縮の圧縮機を採用した冷凍装置の構成図、図１２は冷凍装置の安定状態での減圧器入口温度、蒸発器入口温度、及び蒸発器出口温度の時間変化図、図１３は冷凍装置の寝込み状態での減圧器入口温度の時間変化図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration apparatus shown as a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a refrigeration apparatus shown as a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram of the refrigeration apparatus shown as the fourth embodiment of the present invention, FIG. 5 is a flowchart for explaining processing related to the opening degree control of the decompressor performed by the control unit of the present invention, FIG. 6 is a flowchart for explaining refrigerant passage switching control performed by catching a sign that the refrigeration apparatus of the present invention falls into a stagnation state, and FIG. 7 is a decompressor inlet showing the sign of the refrigeration apparatus of the present invention falling into a stagnation state. FIG. 8 is a hardware configuration diagram of the control unit 40 of the refrigeration apparatus of the present invention, and FIG. 9 is a ph diagram (FIG. 9) of the refrigeration apparatus of the present invention. Mollier diagram), Fig. 10 shows conventional FIG. 11 is a configuration diagram of a refrigeration apparatus in which a medium compression unit employs a compressor having a single-stage compression, FIG. 11 is a configuration diagram of a refrigeration apparatus in which a conventional refrigerant compression unit employs a two-stage compression compressor, and FIG. FIG. 13 is a time variation diagram of the decompressor inlet temperature when the refrigeration apparatus is in the sleeping state, and FIG. 13 is a time variation diagram of the decompressor inlet temperature, the evaporator inlet temperature, and the evaporator outlet temperature in the state.

先ず、本発明の実施の形態を図１の冷凍装置に基づき説明する。本発明において、「ガス冷媒」とは、気相状態の冷媒、液相状態の冷媒、及びそれら２層の共存状態をなす冷媒を指している。本発明に係る冷凍装置１は、二酸化炭素を冷媒として用いるものである。 First, an embodiment of the present invention will be described based on the refrigeration apparatus of FIG. In the present invention, the “gas refrigerant” refers to a gas-phase refrigerant, a liquid-phase refrigerant, and a refrigerant in a coexistence state of these two layers. The refrigeration apparatus 1 according to the present invention uses carbon dioxide as a refrigerant.

図１に示す本発明の冷凍装置１は、冷媒圧縮部が２段圧縮の圧縮機（コンプレッサ）１１を採用した冷凍装置を示しており、冷媒ガスを第１圧縮部１１Ａで圧縮した後、中間冷却器１２を通して更に第２圧縮部１１Ｂで圧縮する２段圧縮の圧縮機（コンプレッサ）１１と、この圧縮機１１で圧縮されたガス冷媒を放熱させる放熱器（ガスクーラ）１５と、後述の制御弁２１と、放熱器１５から流出するガス冷媒を減圧する減圧器（膨張弁）１９と、減圧器１９で減圧されたガス冷媒を蒸発させ圧縮機１１の吸込み側に供給する蒸発器２０と、放熱器１５から減圧器１９に流入するガス冷媒と蒸発器２０から圧縮機１１の吸込み側に供給するガス冷媒とを熱交換させる熱交換器（内部熱交換器）１８と、減圧器１９の入口温度を検出する温度センサ３１と、蒸発器２０の入口温度を検出する温度センサ３２と、蒸発器２０の出口温度を検出する温度センサ３３と、制御部４０を含んで構成されている。 A refrigerating apparatus 1 of the present invention shown in FIG. 1 shows a refrigerating apparatus in which a compressor (compressor) 11 having a two-stage refrigerant compression unit is employed, and after the refrigerant gas is compressed by the first compression unit 11A, A two-stage compressor (compressor) 11 that is further compressed by the second compressor 11B through the cooler 12, a radiator (gas cooler) 15 that radiates the gas refrigerant compressed by the compressor 11, and a control valve described later 21, a decompressor (expansion valve) 19 for decompressing the gas refrigerant flowing out from the radiator 15, an evaporator 20 for evaporating the gas refrigerant decompressed by the decompressor 19 and supplying the evaporated refrigerant to the suction side of the compressor 11, and heat radiation A heat exchanger (internal heat exchanger) 18 for exchanging heat between the gas refrigerant flowing into the decompressor 19 from the compressor 15 and the gas refrigerant supplied from the evaporator 20 to the suction side of the compressor 11, and the inlet temperature of the decompressor 19 Temperature sensor to detect A support 31, a temperature sensor 32 for detecting the inlet temperature of the evaporator 20, the temperature sensor 33 which detects the outlet temperature of the evaporator 20, is configured to include a control unit 40.

圧縮機（コンプレッサ）１１は、冷媒を吸入圧縮する往復式、遠心式、又は回転式（ロータリー式）等の圧縮装置である。放熱器１５は、外気等と熱交換させることにより冷媒を冷却する。 The compressor (compressor) 11 is a compression device such as a reciprocating type, a centrifugal type, or a rotary type (rotary type) that sucks and compresses refrigerant. The radiator 15 cools the refrigerant by exchanging heat with outside air or the like.

内部熱交換器１８は、放熱器１５から出た冷媒と、蒸発器２０から出た冷媒とを熱交換させる。内部熱交換器１８によって放熱器１５から蒸発器２０に向けて供給される冷媒の温度が下がり、これにより蒸発器２０の入口と出口における冷媒のエンタルピの差が拡大し、蒸発器２０で外気等の相手方物質からの熱の汲み上げ量を増やすことができる。 The internal heat exchanger 18 exchanges heat between the refrigerant output from the radiator 15 and the refrigerant output from the evaporator 20. The temperature of the refrigerant supplied from the radiator 15 to the evaporator 20 is lowered by the internal heat exchanger 18, whereby the difference in the enthalpy of the refrigerant at the inlet and outlet of the evaporator 20 is expanded, and the evaporator 20 It is possible to increase the amount of heat pumped from the other material.

減圧器１９は、内部熱交換器１８から流入する冷媒を減圧する。減圧器１９は、例えば（ＥＥＶ:Electronic Expansion Valve）等の自動制御可能な膨張弁であり、後述するように、制御部４０によってその開度が自動的に制御される。なお、膨張弁を用いる場合はキャピラリチューブを併用してもよい。 The decompressor 19 decompresses the refrigerant flowing from the internal heat exchanger 18. The decompressor 19 is an automatically controllable expansion valve such as (EEV: Electronic Expansion Valve), and its opening degree is automatically controlled by the control unit 40 as described later. In addition, when using an expansion valve, you may use a capillary tube together.

蒸発器２０は冷媒を蒸発させる。蒸発器２０としては、例えば、乾式、又は満液式のものが用いられる。逆止弁２１は圧縮機１１に向かう冷媒の流れ方向が順方向となるように設けられ、圧縮機１１から蒸発器２０側への冷媒の逆流を阻止する。 The evaporator 20 evaporates the refrigerant. As the evaporator 20, for example, a dry type or a full type is used. The check valve 21 is provided so that the flow direction of the refrigerant toward the compressor 11 is the forward direction, and prevents the reverse flow of the refrigerant from the compressor 11 to the evaporator 20 side.

第１センサ３１、第２センサ３２、及び第３センサ３３は、例えば、サーミスタ等の温度センサである。このうち第１センサ３１は、減圧器１９に流入する冷媒の温度、すなわち、減圧器１９の入口における冷媒温度（以下、減圧器入口温度と称する。）を検出する。第２センサ３２は、蒸発器２０に流入する冷媒の温度、すなわち、蒸発器２０の入口における冷媒温度（以下、蒸発器入口温度と称する。）を検出する。第３センサ３３は、蒸発器２０から出た冷媒の温度、すなわち、蒸発器２０の出口における冷媒温度（以下、蒸発器出口温度と称する。）を検出する。なお、測定範囲において冷媒の温度と圧力が比例関係にある場合は第１センサ３１、第２センサ３２、及び第３センサ３３として圧力センサを用いてもよい。 The first sensor 31, the second sensor 32, and the third sensor 33 are temperature sensors such as a thermistor, for example. Among these, the 1st sensor 31 detects the temperature of the refrigerant | coolant which flows in into the pressure reduction device 19, ie, the refrigerant | coolant temperature in the inlet_port | entrance of the pressure reduction device 19 (henceforth a pressure reduction device inlet temperature). The second sensor 32 detects the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator 20, that is, the refrigerant temperature at the inlet of the evaporator 20 (hereinafter referred to as the evaporator inlet temperature). The third sensor 33 detects the temperature of the refrigerant discharged from the evaporator 20, that is, the refrigerant temperature at the outlet of the evaporator 20 (hereinafter referred to as the evaporator outlet temperature). When the refrigerant temperature and pressure are in a proportional relationship in the measurement range, pressure sensors may be used as the first sensor 31, the second sensor 32, and the third sensor 33.

制御部４０は、第１センサ３１、第２センサ３２、及び第３センサ３３から入力される測定値に基づき減圧器１９に開度制御のための制御信号を送信し、減圧器１９の開度を制御する。図８に制御部４０のハードウエア構成を示す。同図に示すように、制御部４０は、バスを介して接続された、ＣＰＵ４１、メモリ４２、入力インタフェース４３、及び出力インタフェース４４を有している。このうち入力インタフェース４３は、第１センサ３１、第２センサ３２、及び第３センサ３３と通信可能に接続し、各センサ３１，３２，３３から送られてくる測定値を受信する。出力インタフェース４４は、減圧器１９と通信可能に接続し、減圧器１９の開度を制御するための制御信号を減圧器１９に送信する。 The control unit 40 transmits a control signal for opening degree control to the decompressor 19 based on the measurement values input from the first sensor 31, the second sensor 32, and the third sensor 33, and the opening degree of the decompressor 19 To control. FIG. 8 shows a hardware configuration of the control unit 40. As shown in the figure, the control unit 40 has a CPU 41, a memory 42, an input interface 43, and an output interface 44 connected via a bus. Among these, the input interface 43 is communicably connected to the first sensor 31, the second sensor 32, and the third sensor 33, and receives measurement values sent from the sensors 31, 32, 33. The output interface 44 is communicably connected to the decompressor 19 and transmits a control signal for controlling the opening degree of the decompressor 19 to the decompressor 19.

次に、図９に示すｐ−ｈ線図（モリエル線図）とともに冷凍装置１の冷凍サイクルについて説明する。同図において、ａは飽和液線、ｂは飽和蒸気線、Ｃは冷媒（二酸化炭素）の臨界点である。 Next, the refrigeration cycle of the refrigeration apparatus 1 will be described with a ph diagram (Mollier diagram) shown in FIG. In the figure, a is a saturated liquid line, b is a saturated vapor line, and C is a critical point of the refrigerant (carbon dioxide).

まず圧縮機１１において、冷媒は所定の圧力（以下、高圧と称する。）まで圧縮される（符号１→２の過程）。圧縮後の冷媒は放熱器１５に流入する。放熱器１５に流入した冷媒は、ここで外気等の相手方物質と熱交換されて所定温度まで冷却され（符号２→３の過程）、内部熱交換器１８に流入する。内部熱交換器１８に流入した冷媒は、ここで蒸発器２０から内部熱交換器１８に流入する冷媒と熱交換されてさらに冷却される（符号３→４の過程）。 First, in the compressor 11, the refrigerant is compressed to a predetermined pressure (hereinafter referred to as high pressure) (process of reference numeral 1 → 2). The compressed refrigerant flows into the radiator 15. The refrigerant that has flowed into the radiator 15 is heat-exchanged with a counterpart substance such as outside air, cooled to a predetermined temperature (process of reference numeral 2 → 3), and flows into the internal heat exchanger 18. The refrigerant that has flowed into the internal heat exchanger 18 is further cooled by exchanging heat with the refrigerant that flows into the internal heat exchanger 18 from the evaporator 20 (step 3 → 4).

内部熱交換器１８から出た冷媒は、次に減圧器１９において減圧されて液化し（符号４→５で示す過程）、蒸発器２０に流入する。蒸発器２０において、冷媒は外気等の相手方物質から熱を奪って気化し（符号５→６で示す過程）、内部熱交換器１８に流入する。 The refrigerant discharged from the internal heat exchanger 18 is then depressurized and liquefied by the decompressor 19 (process indicated by reference numeral 4 → 5) and flows into the evaporator 20. In the evaporator 20, the refrigerant takes heat from a counterpart substance such as outside air and vaporizes (a process indicated by reference numeral 5 → 6) and flows into the internal heat exchanger 18.

内部熱交換器１８に流入した冷媒は、ここで放熱器１５から流入する冷媒と熱交換されて温められた後（符号６→１）、逆止弁２１を通って圧縮機１１の吸込み側に戻る。 The refrigerant flowing into the internal heat exchanger 18 is heated by heat exchange with the refrigerant flowing from the radiator 15 (reference numeral 6 → 1), and then passes through the check valve 21 to the suction side of the compressor 11. Return.

以上が冷凍装置１の冷凍サイクルである。次に制御部４０によって行われる減圧器１９の開度制御について説明する。 The above is the refrigeration cycle of the refrigeration apparatus 1. Next, the opening degree control of the decompressor 19 performed by the control unit 40 will be described.

制御部４０の機能として、制御部４０の測定値取得部が、第１センサ３１、第２センサ３２、及び第３センサ３３から入力される測定値を取得する。また制御部４０の過熱度算出部が、第２センサ３２及び第３センサ３３で測定した測定値から蒸発器２０の出口における冷媒の過熱度を求める。具体的には、前記過熱度算出部は、第２センサ３２の測定値から求められる蒸発器入口温度と、第３センサ３３の測定値から求められる蒸発器出口温度との差を求め、この差を過熱度とする。また制御部４０の減圧器制御部は、第１センサ３１から入力される測定値から求まる減圧器入口温度と、前記過熱度算出部によって求められる上記過熱度とに基づいて、減圧器１９の開度を制御する。なお、以上に説明した制御部４０の各機能は、制御部４０のハードウエアにより、又は、ＣＰＵ４１がメモリ４２に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。 As a function of the control unit 40, the measurement value acquisition unit of the control unit 40 acquires measurement values input from the first sensor 31, the second sensor 32, and the third sensor 33. Further, the superheat degree calculation unit of the control unit 40 obtains the superheat degree of the refrigerant at the outlet of the evaporator 20 from the measurement values measured by the second sensor 32 and the third sensor 33. Specifically, the superheat degree calculation unit obtains a difference between the evaporator inlet temperature obtained from the measured value of the second sensor 32 and the evaporator outlet temperature obtained from the measured value of the third sensor 33, and this difference is obtained. Is the degree of superheat. The decompressor control unit of the control unit 40 opens the decompressor 19 based on the decompressor inlet temperature obtained from the measurement value input from the first sensor 31 and the superheat degree obtained by the superheat degree calculator. Control the degree. Each function of the control unit 40 described above is realized by the hardware of the control unit 40 or when the CPU 41 executes a program stored in the memory 42.

ところで、本発明者は、冷凍装置１が前述した寝込み状態に陥る際、その前兆として、減圧器入口温度が極端に低下する現象が生じることを知見している。図７に寝込み状態に陥る過程における、減圧器入口温度、蒸発器入口温度、及び蒸発器出口温度の時間変化を上記実験結果の一例として示す。同図に示すように、寝込みの状態に陥る際（時間ｔｏの付近で寝込みに陥っている）は、その前兆として、減圧器入口温度が極端に低下している（例えば、時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃ）ことを知見している。 By the way, when this inventor falls into the sleeping state mentioned above, this inventor has discovered that the phenomenon in which the pressure-reducer inlet temperature falls extremely as a precursor. FIG. 7 shows, as an example of the above experimental results, time changes of the decompressor inlet temperature, the evaporator inlet temperature, and the evaporator outlet temperature in the process of falling into the sleeping state. As shown in the figure, when falling into a sleeping state (falling in the vicinity of time to), the pressure at the inlet of the decompressor is extremely lowered (for example, time ta, tb, tc).

そこで本発明では、減圧器１９の入口温度が極端に低下した場合に、これをキャッチして、寝込みの状態に陥ることを防ぐことができる冷凍装置１を提供する。その手段として、蒸発器２０に流入する冷媒の温度である蒸発器入口温度と蒸発器２０から流出する冷媒の温度である蒸発器出口温度とに基づいて求めた冷媒の過熱度に応じて減圧器１９の開度を制御する制御部４０を有し、減圧器１９に流入する冷媒の温度である減圧器入口温度が予め設定された温度より低い場合には、制御部４０の動作に基づき、熱交換器（内部熱交換器）１８での正規の熱交換を行わないように制御弁２２によって冷媒の通路を切り替え制御する。 Therefore, in the present invention, when the inlet temperature of the decompressor 19 is extremely lowered, the refrigeration apparatus 1 that can catch this and prevent falling into a sleeping state is provided. As a means for this, a decompressor is used according to the degree of superheat of the refrigerant determined based on the evaporator inlet temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator 20, and the evaporator outlet temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 20. 19 has a control unit 40 for controlling the opening degree, and when the decompressor inlet temperature, which is the temperature of the refrigerant flowing into the decompressor 19, is lower than a preset temperature, based on the operation of the control unit 40, The control valve 22 switches and controls the refrigerant passage so that regular heat exchange in the exchanger (internal heat exchanger) 18 is not performed.

この具体的手段として、減圧器１９の入口温度を検出する温度センサ３１の検出温度が所定温度（定常状態での下限温度・・図７と図１２に示す略Ｔ１よりも十分低い温度、例えばＴ４）以下の場合、またはこの所定温度より低い場合に、制御部４０の動作に基づく制御弁２２の動作によって、放熱器１５から減圧器１９に流入するガス冷媒が熱交換器１８をバイパスして減圧器１９に流れるように制御する。 As a specific means, the detected temperature of the temperature sensor 31 for detecting the inlet temperature of the decompressor 19 is a predetermined temperature (a lower limit temperature in a steady state, a temperature sufficiently lower than approximately T1 shown in FIGS. 7 and 12, for example, T4 ) In the following cases or when the temperature is lower than the predetermined temperature, the operation of the control valve 22 based on the operation of the control unit 40 causes the gas refrigerant flowing from the radiator 15 to the decompressor 19 to bypass the heat exchanger 18 and reduce the pressure. The flow is controlled to flow to the container 19.

制御弁２２の一つとして三方弁が用いられる。この三方弁（三方制御弁）２２を用いた冷凍装置１の構成を図１に示す。この三方弁（三方制御弁）２２は、放熱器１５から流出する冷媒が流入する入口２２Ａと、この入口２２Ａから流入した冷媒が熱交換器１８の一次側冷媒通路１８Ａへ流れる第１出口２２Ｂと、入口２２Ａから流入した冷媒が熱交換器１８をバイパスして減圧器１９に流入するバイパス通路２３へ流れる第２出口２２Ｃを備えている。 A three-way valve is used as one of the control valves 22. A configuration of the refrigeration apparatus 1 using the three-way valve (three-way control valve) 22 is shown in FIG. The three-way valve (three-way control valve) 22 includes an inlet 22A through which refrigerant flowing out of the radiator 15 flows, and a first outlet 22B through which refrigerant flowing from the inlet 22A flows into the primary refrigerant passage 18A of the heat exchanger 18. In addition, a second outlet 22C flows into the bypass passage 23 where the refrigerant flowing from the inlet 22A bypasses the heat exchanger 18 and flows into the decompressor 19.

図２には、減圧器１９の入口温度を検出する温度センサ３１の検出温度が、所定温度（定常状態での下限温度・・図７と図１２に示す温度Ｔ１よりも十分低い温度Ｔ４）以下の場合、またはこの所定温度Ｔ４より低い場合に、制御部４０の動作に基づく制御弁２２の動作によって、蒸発器２０から圧縮機１１の吸込み側に供給するガス冷媒が、熱交換器１８をバイパスして圧縮機１１の吸込み側に流れるように制御する構成を示している。この制御弁２２の一つとして三方弁（三方制御弁）２２を用いた冷凍装置の構成である。この三方弁（三方制御弁）２２は、蒸発器２０から流出する冷媒が流入する入口２２Ａと、この入口２２Ａから流入した冷媒が熱交換器１８の二次側冷媒通路１８Ｂへ流れる第１出口２２Ｂと、入口２２Ａから流入した冷媒が熱交換器１８をバイパスして圧縮機１１の吸込み側に供給されるバイパス通路２３Ａへ流れる第２出口２２Ｃを備えた構成である。 In FIG. 2, the temperature detected by the temperature sensor 31 that detects the inlet temperature of the decompressor 19 is equal to or lower than a predetermined temperature (the lower limit temperature in the steady state... The temperature T4 sufficiently lower than the temperature T1 shown in FIGS. 7 and 12). In this case, or when the temperature is lower than the predetermined temperature T4, the gas refrigerant supplied from the evaporator 20 to the suction side of the compressor 11 bypasses the heat exchanger 18 by the operation of the control valve 22 based on the operation of the control unit 40. Thus, a configuration is shown in which control is performed so as to flow to the suction side of the compressor 11. This is a configuration of a refrigeration apparatus using a three-way valve (three-way control valve) 22 as one of the control valves 22. The three-way valve (three-way control valve) 22 includes an inlet 22A through which refrigerant flowing out of the evaporator 20 flows, and a first outlet 22B through which the refrigerant flowing from the inlet 22A flows into the secondary refrigerant passage 18B of the heat exchanger 18. And the refrigerant | coolant which flowed in from the inlet 22A is the structure provided with the 2nd outlet 22C which flows into the bypass channel 23A supplied to the suction side of the compressor 11 by bypassing the heat exchanger 18.

図３には、冷媒圧縮部が１段圧縮の圧縮機１１を採用した冷凍装置１の構成を示している。図１と同様部分は同一符号を付しており、その動作も図１で説明した上記説明と同様である。 FIG. 3 shows a configuration of the refrigeration apparatus 1 that employs a compressor 11 having a one-stage compression refrigerant compressor. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the operation thereof is the same as that described above with reference to FIG.

図４には、冷媒圧縮部が１段圧縮の圧縮機１１を採用した冷凍装置１の構成を示している。図２と同様部分は同一符号を付しており、その動作も図２で説明した上記説明と同様である。 FIG. 4 shows a configuration of the refrigeration apparatus 1 that employs a compressor 11 having a one-stage compression refrigerant compressor. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the operations thereof are also the same as those described above with reference to FIG.

図１及び図３の冷凍装置１は、制御弁２２が減圧器１９の上流側の高圧冷媒回路に設けられているため、この高圧に耐えられる構成が必要であるが、図２及び図４の冷凍装置１は、制御弁２２が減圧器１９の下流側の低圧冷媒回路に設けられているため、図１及び図３の構成に比して、制御弁２２の耐高圧設計が不要となり、低コスト化が図れる。 The refrigeration apparatus 1 in FIGS. 1 and 3 requires a configuration that can withstand this high pressure because the control valve 22 is provided in the high-pressure refrigerant circuit upstream of the decompressor 19. Since the control valve 22 is provided in the low-pressure refrigerant circuit on the downstream side of the decompressor 19, the refrigeration apparatus 1 does not require a high pressure resistant design of the control valve 22 as compared with the configuration of FIGS. 1 and 3. Cost can be reduced.

上記の各構成において、制御部４０によって行われる減圧器１９の開度制御に関する処理を図５に示すフローチャートと共に説明する。同図に示す処理は、リアルタイムに実行するようにしてもよいし、例えば数秒〜数十秒程度の制御周期で定期的に実行するようにしてもよい。また、圧縮機１１を再始動させる直前や、冷凍装置１が蒸発器２０の除霜運転の実施直後に実行するようにしてもよい。また冷凍装置１が被冷却物の貯蔵室の扉の開閉有無や開閉回数、開放時間等、冷凍負荷が大きく変動する可能性がある時点で実行するようにしてもよい。 In each of the above-described configurations, processing related to the opening degree control of the decompressor 19 performed by the control unit 40 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The process shown in the figure may be executed in real time, or may be executed periodically at a control cycle of, for example, several seconds to several tens of seconds. Further, it may be executed immediately before restarting the compressor 11 or immediately after the refrigeration apparatus 1 performs the defrosting operation of the evaporator 20. Further, the refrigeration apparatus 1 may be executed when the refrigeration load may fluctuate greatly, such as whether or not the door of the storage chamber of the object to be cooled is opened and closed, the number of opening and closing, and the opening time.

図５において、ステップＳ１では、制御部４０の測定値取得部が、第１乃至第３センサ３１〜３３の測定値を取得する。ステップＳ２では、制御部４０の過熱度算出部が、第２センサ３２及び第３センサ３３から入力される測定値から蒸発器２０の出口における冷媒の過熱度を求めるように動作する。 In FIG. 5, in step S 1, the measurement value acquisition unit of the control unit 40 acquires measurement values of the first to third sensors 31 to 33. In step S 2, the superheat degree calculation unit of the control unit 40 operates so as to obtain the superheat degree of the refrigerant at the outlet of the evaporator 20 from the measurement values input from the second sensor 32 and the third sensor 33.

ステップＳ３では、制御部４０の減圧器制御部が、制御部４０の過熱度算出部によって求められた過熱度と、予め設定されてメモリ４２に記憶されている上限閾値とを比較する。上限閾値は、過熱度の適正範囲における上限値に設定される。なお、過熱度の適正範囲は、冷凍装置１の冷凍能力、冷凍装置１の配管長、蒸発器２０の蒸発温度、内部熱交換器１８の容量や種類等、個々の冷凍装置１の属性に応じて定まる。 In step S 3, the decompressor control unit of the control unit 40 compares the superheat degree obtained by the superheat degree calculation unit of the control unit 40 with the upper limit threshold value that is preset and stored in the memory 42. The upper threshold value is set to an upper limit value in an appropriate range of the degree of superheat. Note that the appropriate range of superheat depends on the attributes of the individual refrigeration apparatus 1, such as the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus 1, the piping length of the refrigeration apparatus 1, the evaporation temperature of the evaporator 20, the capacity and type of the internal heat exchanger 18, and the like. Determined.

比較の結果、過熱度が上限閾値を超えている場合、すなわち、過熱度が適正範囲を逸脱している場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。一方、過熱度が上限閾値を超えていない場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ５に進む。 If the degree of superheat exceeds the upper threshold value as a result of the comparison, that is, if the degree of superheat deviates from the appropriate range (step S3: YES), the process proceeds to step S4. On the other hand, when the degree of superheat does not exceed the upper limit threshold (step S3: NO), the process proceeds to step S5.

ステップＳ４では、制御部４０の減圧器制御部が減圧器１９の開度を微少量だけ増加させる。即ち、減圧器１９が電子式膨張弁の場合は、その開度制御を行うステッピングモータの１ステップを単位として設定される動作によって、その弁開度を増加させる。ステップＳ５では、制御部４０の減圧器制御部が、制御部４０の過熱度算出部によって求められた過熱度と、予め設定されてメモリ４２に記憶されている下限閾値とを比較する。なお、下限閾値は、過熱度の適正範囲における下限値に設定される。比較の結果、過熱度が下限閾値よりも小さい場合、すなわち、過熱度が適正範囲を逸脱している場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、制御部４０の減圧器制御部が減圧器１９の開度を微少量だけ減少させる。即ち、減圧器１９が電子式膨張弁の場合は、その開度制御を行うステッピングモータのステップを単位として設定される動作によって、その弁開度を減少させる。一方、過熱度が下限閾値以上である場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ７に進み減圧器１９の開度をそのままの状態に維持する。 In step S4, the decompressor controller of the controller 40 increases the opening of the decompressor 19 by a small amount. That is, when the pressure reducer 19 is an electronic expansion valve, the valve opening degree is increased by an operation that is set in units of one step of the stepping motor that controls the opening degree. In step S 5, the decompressor control unit of the control unit 40 compares the superheat degree obtained by the superheat degree calculation unit of the control unit 40 with the lower limit threshold value that is preset and stored in the memory 42. In addition, a lower limit threshold value is set to the lower limit value in the appropriate range of the degree of superheat. If the degree of superheat is smaller than the lower limit threshold as a result of the comparison, that is, if the degree of superheat deviates from the appropriate range (step S5: YES), the process proceeds to step S6. In step S6, the decompressor controller of the controller 40 decreases the opening of the decompressor 19 by a minute amount. That is, when the pressure reducer 19 is an electronic expansion valve, the valve opening degree is decreased by an operation set in units of steps of a stepping motor that controls the opening degree. On the other hand, when the degree of superheat is equal to or greater than the lower limit threshold (step S5: NO), the process proceeds to step S7, and the opening of the decompressor 19 is maintained as it is.

次に寝込みの前兆を検出する処理について説明する。上記のように過熱度の制御を行っているときに、図７に示すように、冷凍装置１が寝込み状態に陥る際、その前兆として、減圧器入口温度が極端に低下する現象が生じる。図７に一例として示すように、寝込みの状態に陥る際（時間ｔｏの付近で寝込みに陥っている）は、その前兆として、減圧器入口温度が極端に低下する（例えば、時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃ）ので、この低下した温度を第１センサ３１で検出する。 Next, a process for detecting a sign of falling asleep will be described. When the superheat degree is controlled as described above, as shown in FIG. 7, when the refrigeration apparatus 1 falls into the sleeping state, a phenomenon that the pressure at the decompressor inlet is extremely lowered occurs as a precursor. As shown as an example in FIG. 7, when falling into a state of falling asleep (falling in the vicinity of time to), the pressure at the inlet of the decompressor is extremely lowered (for example, time ta, tb, Therefore, the decreased temperature is detected by the first sensor 31.

図６において、ステップＳ１では、制御部４０の測定値取得部が、第１乃至第３センサ３１〜３３の測定値を取得する。ステップＳ８では、制御部４０の減圧器制御部が、第１センサ３１の測定値に基づく減圧器入口温度と、予め設定されてメモリ４２に記憶されている所定温度とを比較する。この所定温度は、実験結果等に基づいて、寝込みの前兆を検出するのに適切な温度に設定する。実施例では、この所定温度は、定常状態での下限温度（図１２に示すＴ１）よりも十分低い温度、例えばＴ４に設定する。このため、ステップＳ８では、制御部４０の減圧器制御部が、第１センサ３１の測定値に基づく減圧器入口温度と、メモリ４２に記憶されているこの所定温度（Ｔ４）とを比較する。 In FIG. 6, in step S 1, the measurement value acquisition unit of the control unit 40 acquires the measurement values of the first to third sensors 31 to 33. In step S 8, the decompressor control unit of the control unit 40 compares the decompressor inlet temperature based on the measurement value of the first sensor 31 with a predetermined temperature that is preset and stored in the memory 42. This predetermined temperature is set to an appropriate temperature for detecting a sign of falling asleep based on experimental results and the like. In the embodiment, the predetermined temperature is set to a temperature sufficiently lower than the lower limit temperature (T1 shown in FIG. 12) in the steady state, for example, T4. For this reason, in step S8, the decompressor control unit of the control unit 40 compares the decompressor inlet temperature based on the measurement value of the first sensor 31 with the predetermined temperature (T4) stored in the memory 42.

この比較によって、減圧器入口温度が所定温度（Ｔ４）以下の場合、またはこの所定温度（Ｔ４）より低い場合に（図７のｔａ時点がこれに相当する）、ステップＳ９に進み、制御部４０の動作に基づく制御弁２２の動作に入る。即ち、図１及び図３の構成では、三方弁（三方制御弁）２２が切り替わり、これまで、放熱器１５から流出して入口２２Ａへ流入した冷媒が、第１出口２２Ｂから熱交換器１８の一次側冷媒通路１８Ａへ流れていた状態から、入口２２Ａから流入した冷媒が熱交換器１８をバイパスして減圧器１９に流入するバイパス通路２３へ流れるように、第２出口２２Ｃから流出するように切り替わる。 By this comparison, when the decompressor inlet temperature is equal to or lower than the predetermined temperature (T4) or lower than the predetermined temperature (T4) (corresponding to the time point ta in FIG. 7), the process proceeds to step S9, and the control unit 40 The operation of the control valve 22 is started based on the operation. That is, in the configuration of FIG. 1 and FIG. 3, the three-way valve (three-way control valve) 22 is switched, and the refrigerant that has flowed out of the radiator 15 and into the inlet 22A so far has passed through the first outlet 22B to the heat exchanger 18. From the state of flowing to the primary refrigerant passage 18A, the refrigerant flowing from the inlet 22A flows out from the second outlet 22C so as to flow to the bypass passage 23 that bypasses the heat exchanger 18 and flows into the pressure reducer 19. Switch.

また、図２及び図４の構成では、この比較によって、減圧器入口温度が所定温度（Ｔ４）以下の場合、またはこの所定温度（Ｔ４）より低い場合に（図７のｔａ時点がこれに相当する）、ステップＳ９に進み、制御部４０の動作に基づく制御弁２２の動作に入る。即ち、三方弁（三方制御弁）２２が切り替わり、これまで、蒸発器２０から流出して入口２２Ａへ流入した冷媒が、第１出口２２Ｂから熱交換器１８の二次側冷媒通路１８Ｂへ流れていた状態から、入口２２Ａから流入した冷媒が熱交換器１８をバイパスして圧縮機１１の吸込み側に流入するバイパス通路２３Ａへ流れるように、第２出口２２Ｃから流出する状態に切り替わる。 In the configurations of FIGS. 2 and 4, this comparison shows that when the decompressor inlet temperature is equal to or lower than the predetermined temperature (T4) or lower than the predetermined temperature (T4) (the time point ta in FIG. 7 corresponds to this). In step S9, the control valve 22 is operated based on the operation of the control unit 40. That is, the three-way valve (three-way control valve) 22 is switched, and the refrigerant that has flown out of the evaporator 20 and has flowed into the inlet 22A so far has flowed from the first outlet 22B to the secondary side refrigerant passage 18B of the heat exchanger 18. Then, the refrigerant flows from the second outlet 22C so that the refrigerant flowing from the inlet 22A flows into the bypass passage 23A that bypasses the heat exchanger 18 and flows into the suction side of the compressor 11.

上記のように、ステップＳ８で制御部４０の減圧器制御部が、第１センサ３１の測定値に基づく減圧器入口温度と、予め設定されてメモリ４２に記憶されている所定温度とを比較し、減圧器入口温度が所定温度（Ｔ４）以上、またはこの所定温度（Ｔ４）より高い場合は、制御部４０の動作に基づきステップＳ１０に進み、図１及び図３の構成では、三方弁（三方制御弁）２２がそのままの状態、即ち、放熱器１５から流出して入口２２Ａへ流入した冷媒が、第１出口２２Ｂから熱交換器１８の一次側冷媒通路１８Ａへ流れている状態を維持し、また、図２及び図４の構成では、蒸発器２０から流出して入口２２Ａへ流入した冷媒が、第１出口２２Ｂから熱交換器１８の二次側冷媒通路１８Ｂへ流れる状態を維持する。 As described above, the decompressor control unit of the control unit 40 compares the decompressor inlet temperature based on the measured value of the first sensor 31 with the predetermined temperature stored in the memory 42 in advance in step S8. When the decompressor inlet temperature is equal to or higher than the predetermined temperature (T4) or higher than the predetermined temperature (T4), the process proceeds to step S10 based on the operation of the control unit 40. In the configuration of FIGS. Control valve) 22 is maintained as it is, that is, the refrigerant flowing out of the radiator 15 and flowing into the inlet 22A flows from the first outlet 22B to the primary refrigerant passage 18A of the heat exchanger 18; 2 and 4, the refrigerant that has flowed out of the evaporator 20 and has flowed into the inlet 22 A maintains the state of flowing from the first outlet 22 B to the secondary-side refrigerant passage 18 B of the heat exchanger 18.

上記では、ステップＳ８において、制御部４０の減圧器制御部が、第１センサ３１の測定値に基づく減圧器入口温度と、予め設定されてメモリ４２に記憶されている所定温度（例えばＴ４）とを比較するようにしているが、この場合、図７に示すように、寝込みの前兆として減圧器入口温度が複数回、所定温度（Ｔ４）に低下する減少があるため、１回の温度低下によって熱交換器１８をバイパスするように三方弁（三方制御弁）２２を切り替えるのではなく、所定時間内に複数回、所定温度（Ｔ４）に低下したことを検出したとき、熱交換器１８をバイパスするように三方弁（三方制御弁）２２を切り替えるようにすることができる。このようにすることにより、寝込みの前兆ではない原因によって１回だけ温度低下があった場合には、通常の状態での過熱制御状態を維持できる安定動作が得られるものとなる。 In the above, in step S8, the decompressor control unit of the control unit 40 uses the decompressor inlet temperature based on the measurement value of the first sensor 31 and the predetermined temperature (for example, T4) that is preset and stored in the memory 42. In this case, as shown in FIG. 7, there is a decrease in the decompressor inlet temperature to a predetermined temperature (T4) as a precursor to sleep, so that the temperature decreases once. Instead of switching the three-way valve (three-way control valve) 22 so as to bypass the heat exchanger 18, the heat exchanger 18 is bypassed when it is detected that the temperature has decreased to a predetermined temperature (T4) a plurality of times within a predetermined time. Thus, the three-way valve (three-way control valve) 22 can be switched. By doing in this way, when there is only one temperature drop due to a cause that is not a sign of sleep, a stable operation that can maintain the overheat control state in the normal state can be obtained.

なお、上記では、ステップＳ８において、制御部４０の減圧器制御部が、第１センサ３１の測定値に基づく減圧器入口温度と、予め設定されてメモリ４２に記憶されている所定温度Ｔ４とを比較するようにしているが、寝込みの前兆として極端に低下する温度低下を捉えて、的確に寝込みの前兆であることを捉えるために、Ｔ４よりも更に低い温度低下が生じる時点、例えば図７のｔｂ時点で生じる温度Ｔ５を所定温度に設定しておくことにより、１回の温度低下によっても、的確に寝込みの前兆を捉えることができる。 In the above description, in step S8, the decompressor control unit of the control unit 40 calculates the decompressor inlet temperature based on the measurement value of the first sensor 31 and the predetermined temperature T4 that is preset and stored in the memory 42. Although the comparison is made, in order to grasp the temperature decrease that is extremely lowered as a precursor to falling asleep and accurately grasp that it is a precursor to falling asleep, for example, the time point when a temperature drop lower than T4 occurs, for example, FIG. By setting the temperature T5 generated at the time point tb to a predetermined temperature, it is possible to accurately capture a sign of falling asleep even by a single temperature drop.

以上に説明したように、本発明では、冷凍装置１の減圧器（膨張弁）１９の入口温度によって寝込みの発生の前兆を監視し、前兆を検知すると内部熱交換器１８をバイパスするように制御弁２２を切り替えることにより、内部熱交換器１８による熱交換を中止して、減圧器（膨張弁）１９の入口温度の極度の低下を防止して、安定した過熱度制御状態を維持するように制御している。 As described above, in the present invention, the sign of occurrence of stagnation is monitored based on the inlet temperature of the decompressor (expansion valve) 19 of the refrigeration apparatus 1, and control is performed so as to bypass the internal heat exchanger 18 when the sign is detected. By switching the valve 22, the heat exchange by the internal heat exchanger 18 is stopped, an extreme decrease in the inlet temperature of the decompressor (expansion valve) 19 is prevented, and a stable superheat degree control state is maintained. I have control.

これによって、寝込みの状態に陥ってしまうのを確実に防ぐことができ、寝込みの状態に陥る可能性があるにも拘わらず、過熱度制御が行われて減圧器の開度が増加し寝込みを誘発してしまうのを防ぐことができる。また寝込みの発生が無くなることで、過熱度を安定的に確保することができ、これにより冷凍効率が安定して維持されて冷凍装置１の消費電力を抑えることができる。 As a result, it is possible to reliably prevent falling into a sleeping state, and although there is a possibility of falling into a sleeping state, the degree of superheat is controlled to increase the opening of the decompressor, and to sleep. It can be prevented from triggering. Further, since the occurrence of stagnation is eliminated, the degree of superheat can be stably ensured, whereby the refrigeration efficiency is stably maintained and the power consumption of the refrigeration apparatus 1 can be suppressed.

上記では制御弁２２に三方弁（三方制御弁）２２を採用したが、１つの冷媒入口と１つの冷媒出口を備えた２方弁を２個用いて、上記同様の冷媒通路の切り替えを行なうようにしてもよい。 In the above description, the three-way valve (three-way control valve) 22 is used as the control valve 22. However, the two-way valves having one refrigerant inlet and one refrigerant outlet are used to switch the refrigerant passage in the same manner as described above. It may be.

なお、中間冷却器１２は、第１圧縮部１１Ａから吐出された冷媒を外気等の相手方物質と熱交換させて冷却し、第２圧縮部１１Ｂに吸込まれる冷媒の温度を低下させるものである。中間冷却器１２を設けることで第２圧縮部１１Ｂから出た冷媒の温度上昇が抑えられ、その結果冷凍装置１の冷凍効率が向上する。また液圧縮を防ぐため、蒸発器２０から流出する冷媒に含まれる液体成分を分離するアキュムレータを第１圧縮部１１Ａの前段に設けてもよい。 The intermediate cooler 12 cools the refrigerant discharged from the first compression unit 11A by exchanging heat with a counterpart substance such as outside air, and lowers the temperature of the refrigerant sucked into the second compression unit 11B. . By providing the intercooler 12, the temperature rise of the refrigerant discharged from the second compression unit 11B is suppressed, and as a result, the refrigeration efficiency of the refrigeration apparatus 1 is improved. In order to prevent liquid compression, an accumulator for separating the liquid component contained in the refrigerant flowing out of the evaporator 20 may be provided in the front stage of the first compression unit 11A.

以上の実施形態では、蒸発器２０における熱交換により外気等の被冷却物質を冷却する冷凍装置１について説明したが、本発明は放熱器１５から放熱される熱を利用して給湯水の温度を上昇させる給湯器等に適用することもできる。このため、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り種々の変更が考えられ、それに係る種々の実施形態を包含するものである。 In the above embodiment, the refrigeration apparatus 1 that cools a substance to be cooled such as outside air by heat exchange in the evaporator 20 has been described. However, the present invention uses the heat radiated from the radiator 15 to control the temperature of the hot water supply water. It can also be applied to a hot water heater that is raised. For this reason, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be considered unless it deviates from the technical scope of this invention, and the various embodiment which concerns on it is included.

本発明の第１の実施形態として示す冷凍装置の構成図である。（実施例１）It is a block diagram of the freezing apparatus shown as the 1st Embodiment of this invention. Example 1 本発明の第２の実施形態として示す冷凍装置の構成図である。（実施例１）It is a block diagram of the freezing apparatus shown as the 2nd Embodiment of this invention. Example 1 本発明の第３の実施形態として示す冷凍装置の構成図である。（実施例１）It is a block diagram of the freezing apparatus shown as the 3rd Embodiment of this invention. Example 1 本発明の第４の実施形態として示す冷凍装置の構成図である。（実施例１）It is a block diagram of the freezing apparatus shown as the 4th Embodiment of this invention. Example 1 本発明の制御部によって行われる減圧器の開度制御に関する処理を説明するフローチャートである。（実施例１）It is a flowchart explaining the process regarding the opening degree control of the decompressor performed by the control part of this invention. Example 1 本発明の冷凍装置が寝込みの状態に陥る兆候をキャッチして行なう冷媒通路の切り替え制御を説明するフローチャートである。（実施例１）It is a flowchart explaining the switching control of the refrigerant path performed by catching the sign that the refrigeration apparatus of the present invention falls into a sleeping state. Example 1 本発明の冷凍装置が寝込みの状態に陥る兆候を示す減圧器入口温度、蒸発器入口温度、及び蒸発器出口温度の時間変化図である。（実施例１）It is a time change figure of decompressor inlet temperature, evaporator inlet temperature, and evaporator outlet temperature which shows a sign that the freezing apparatus of the present invention falls into a state of falling. Example 1 本発明の冷凍装置の制御部４０のハードウエア構成図である。（実施例１）It is a hardware block diagram of the control part 40 of the freezing apparatus of this invention. Example 1 本発明の冷凍装置のｐ−ｈ線図（モリエル線図）である。（実施例１）It is a ph diagram (Mollier diagram) of the refrigeration apparatus of the present invention. Example 1 従来の冷媒圧縮部が１段圧縮の圧縮機を採用した冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the freezing apparatus which employ | adopted the compressor whose conventional refrigerant | coolant compression part employ | adopted 1 step | paragraph compression. 従来の冷媒圧縮部が２段圧縮の圧縮機を採用した冷凍装置の構成図である。It is a block diagram of the freezing apparatus which employ | adopted the compressor whose conventional refrigerant | coolant compression part employ | adopted two-stage compression. 冷凍装置の安定状態での減圧器入口温度、蒸発器入口温度、及び蒸発器出口温度の時間変化図である。It is a time change figure of decompressor inlet temperature, evaporator inlet temperature, and evaporator outlet temperature in the stable state of a refrigerating device. 冷凍装置の寝込み状態での減圧器入口温度の時間変化図である。It is a time change figure of decompressor inlet_port | entrance temperature in the sleeping state of a freezing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・・・冷凍装置
１１・・・・圧縮機
１１Ａ・・・第１圧縮部
１１Ｂ・・・第２圧縮部
１２・・・・中間冷却器
１５・・・・放熱器
１８・・・・内部熱交換器
１９・・・・減圧器
２０・・・・蒸発器
２１・・・・逆止弁
２２・・・・制御弁（三方弁）
２３・・・・バイパス通路
２３Ａ・・・バイパス通路
３１・・・・第１温度センサ
３２・・・・第２温度センサ
３３・・・・第３温度センサ
４０・・・・制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Refrigeration apparatus 11 ... Compressor 11A ... 1st compression part 11B ... 2nd compression part 12 ... Intermediate cooler 15 ... Radiator 18 ... · Internal heat exchanger 19 ··· Pressure reducer 20 ··· Evaporator 21 · · · Check valve 22 · · · Control valve (three-way valve)
23 .... Bypass passage 23A ... Bypass passage 31 ... First temperature sensor 32 ... Second temperature sensor 33 ... Third temperature sensor 40 ... Control unit

Claims

圧縮機で圧縮されたガス冷媒は放熱器で放熱され、前記放熱器から流出した冷媒は、熱交換器の一次側冷媒通路を通過して減圧器で減圧され、蒸発器にて蒸発した後、前記熱交換器の二次側冷媒通路を通過して前記圧縮機へ帰還する冷媒路を流れ、前記蒸発器に流入する冷媒の温度である蒸発器入口温度と前記蒸発器から流出する冷媒の温度である蒸発器出口温度とに基づいて求めた過熱度に応じて前記減圧器の開度を制御する制御部を有し、
前記放熱器から流出した冷媒が前記一次側冷媒通路から前記減圧器に流れるか前記一次側冷媒通路をバイパスするバイパス通路から前記減圧器に流れるかを切り替え制御する制御弁と、前記一次側冷媒通路を出で前記減圧器に流入する冷媒の温度である前記減圧器の入口温度を検出する温度センサを設け、
所期の前記過熱度が取れなくなる寝込み状態へ陥る前兆として生じる前記減圧器の入口温度の低下によって前記温度センサの検出温度が所定温度以下またはこの所定温度より低い場合、前記制御部の動作に基づく前記制御弁の動作によって、前記放熱器から流出した冷媒が、前記一次側冷媒通路へ流れずに前記バイパス通路へ流れるように冷媒の通路を切り替えることを特徴とする冷凍装置。 The gas refrigerant compressed by the compressor is radiated by the radiator, and the refrigerant flowing out of the radiator passes through the primary side refrigerant passage of the heat exchanger, is depressurized by the decompressor, and is evaporated by the evaporator. The temperature at the evaporator inlet that is the temperature of the refrigerant that flows through the refrigerant path that passes through the secondary refrigerant passage of the heat exchanger and returns to the compressor and flows into the evaporator, and the temperature of the refrigerant that flows out of the evaporator A controller for controlling the opening of the decompressor according to the degree of superheat determined based on the evaporator outlet temperature,
A control valve that controls whether the refrigerant flowing out of the radiator flows from the primary-side refrigerant passage to the decompressor or from a bypass passage that bypasses the primary-side refrigerant passage to the decompressor; and the primary-side refrigerant passage Providing a temperature sensor for detecting the inlet temperature of the decompressor, which is the temperature of the refrigerant flowing out into the decompressor
Based on the operation of the control unit when the temperature detected by the temperature sensor is lower than the predetermined temperature or lower than the predetermined temperature due to a decrease in the inlet temperature of the pressure reducer that occurs as a precursor to falling into a sleeping state where the desired degree of superheat cannot be obtained A refrigerating apparatus, wherein the refrigerant passage is switched by the operation of the control valve so that the refrigerant flowing out of the radiator flows into the bypass passage without flowing into the primary refrigerant passage .

圧縮機で圧縮されたガス冷媒は放熱器で放熱され、前記放熱器から流出した冷媒は、熱交換器の一次側冷媒通路を通過して減圧器で減圧され、蒸発器にて蒸発した後、前記熱交換器の二次側冷媒通路を通過して前記圧縮機へ帰還する冷媒路を流れ、前記蒸発器に流入する冷媒の温度である蒸発器入口温度と前記蒸発器から流出する冷媒の温度である蒸発器出口温度とに基づいて求めた過熱度に応じて前記減圧器の開度を制御する制御部を有し、
前記蒸発器から流出した冷媒が前記二次側冷媒通路から前記圧縮機へ帰還するか前記二次側冷媒通路をバイパスするバイパス通路から前記圧縮機へ帰還するかを切り替え制御する制御弁と、前記一次側冷媒通路を出で前記減圧器に流入する冷媒の温度である前記減圧器の入口温度を検出する温度センサを設け、
所期の前記過熱度が取れなくなる寝込み状態へ陥る前兆として生じる前記減圧器の入口温度の低下によって前記温度センサの検出温度が所定温度以下またはこの所定温度より低い場合、前記制御部の動作に基づく前記制御弁の動作によって、前記蒸発器から流出した冷媒が、前記二次側冷媒通路へ流れずに前記バイパス通路へ流れるように冷媒の通路を切り替えることを特徴とする冷凍装置。 The gas refrigerant compressed by the compressor is radiated by the radiator, and the refrigerant flowing out of the radiator passes through the primary side refrigerant passage of the heat exchanger, is depressurized by the decompressor, and is evaporated by the evaporator. The temperature at the evaporator inlet that is the temperature of the refrigerant that flows through the refrigerant path that passes through the secondary refrigerant passage of the heat exchanger and returns to the compressor and flows into the evaporator, and the temperature of the refrigerant that flows out of the evaporator A controller for controlling the opening of the decompressor according to the degree of superheat determined based on the evaporator outlet temperature ,
A control valve for switchingly controlling whether the refrigerant flowing out of the evaporator returns from the secondary refrigerant passage to the compressor or returns from the bypass passage bypassing the secondary refrigerant passage to the compressor; Providing a temperature sensor for detecting an inlet temperature of the decompressor, which is a temperature of the refrigerant flowing out of the primary refrigerant passage and flowing into the decompressor;
Based on the operation of the control unit when the temperature detected by the temperature sensor is lower than the predetermined temperature or lower than the predetermined temperature due to a decrease in the inlet temperature of the pressure reducer that occurs as a precursor to falling into a sleeping state where the desired degree of superheat cannot be obtained A refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant passage is switched by the operation of the control valve so that the refrigerant flowing out of the evaporator flows into the bypass passage without flowing into the secondary refrigerant passage .