JP5959373B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮機の過給油を低減するようにした冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus that reduces supercharging of a compressor.
従来から、スーパーマーケット、コンビニエンスストア、あるいは冷凍倉庫などに使用される冷凍装置において過給油による圧縮機の品質低下を防止する手段を備えた技術が存在している。そのようなものとして、オイルクーラを通過して冷却された潤滑油が作動室内に注入される構造を持ち、潤滑油流路の少なくとも１か所に油量調整手段を備え、圧縮機の回転速度に応じて作動室内に注入される潤滑油量を増減する制御機構を有する油冷式圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a technology that includes means for preventing deterioration in compressor quality due to supercharging in a refrigeration apparatus used in a supermarket, a convenience store, or a refrigerated warehouse. As such, it has a structure in which lubricating oil cooled through an oil cooler is injected into the working chamber, and has an oil amount adjusting means in at least one place of the lubricating oil flow path, and the rotational speed of the compressor An oil-cooled compressor having a control mechanism that increases or decreases the amount of lubricating oil injected into the working chamber in response to the above has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、密閉容器の内部に、作動ガスを圧縮するための圧縮機構を駆動する回転軸と、この回転軸を駆動する回転数が可変な電動機と、密閉容器底部に貯留される油を回転軸内部の連通孔に送出する、トロコイド歯を備えたインナーロータとアウターロータとからなり押除け容積が可変であるポンプと、を備えた密閉型電動圧縮機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, a rotating shaft that drives a compression mechanism for compressing the working gas, an electric motor that can drive the rotating shaft, and oil stored in the bottom of the sealed container are placed inside the sealed container. A hermetic electric compressor including an inner rotor and an outer rotor each having a trochoidal tooth and a variable displacement volume is proposed (see, for example, Patent Document 2). ).
特許文献１に記載されているような圧縮機を備えている従来の冷凍装置は、高温の冷凍機油を冷却するためのオイルクーラと、油量を調整するための電磁弁と、を備える構成にしているので、冷媒回路の構成部品が増え、コストアップになってしまうという課題があった。
A conventional refrigeration apparatus provided with a compressor as described in
また、特許文献２に記載されているような圧縮機は、圧縮機内部のオイルポンプの構成を油量調整するように構造変更しているので、コストアップになってしまうという課題、並びに、使用用途が制限されることにより圧縮機が多様化（つまり、使用用途に応じた圧縮機を作製する必要があるということ）してしまうという課題があった。圧縮機の多様化によって、更なるコストアップを招くだけでなく、標準化できないことにもなる。
Moreover, since the structure of the compressor as described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒回路の構成部品を追加することなく、圧縮機の多様化を回避し、圧縮機の過給油による品質低下を抑制することができる冷凍装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and avoids diversification of the compressor and suppresses deterioration in quality due to supercharging of the compressor without adding components of the refrigerant circuit. To obtain a refrigeration apparatus capable of performing
本発明に係る冷凍装置は、少なくともインバータ圧縮機、凝縮器、アキュムレーターを備える複数台の室外機と、少なくとも減圧手段及び蒸発器を備える室内機と、を配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、前記インバータ圧縮機を全台同時に起動する全台同時起動制御と、前記インバータ圧縮機の運転周波数が最大になるまでの到達時間を遅延させる到達時間遅延制御と、を実施する制御装置を備え、前記制御装置は、前記全台同時起動制御と前記到達時間遅延制御とを同時に実施するものである。 The refrigeration apparatus according to the present invention is a refrigeration system in which a plurality of outdoor units including at least an inverter compressor, a condenser, and an accumulator are connected to an indoor unit including at least a decompression unit and an evaporator to form a refrigeration cycle. Control that implements all-unit simultaneous start control for starting all the inverter compressors simultaneously and arrival time delay control for delaying the arrival time until the operating frequency of the inverter compressor becomes maximum Provided with a device, and the control device performs the simultaneous start-up control of all the units and the arrival time delay control at the same time .
本発明に係る冷凍装置は、全台同時起動制御及び到達時間遅延制御を実施する制御装置を備えているので、複数のアキュムレーターで室外機と室内機に滞留している冷凍機油と液冷媒を分配して受け持つことができる。そのため、圧縮機に移動する冷凍機油量を、順次起動させるものよりも低減することができる。よって、本発明に係る冷凍装置によれば、圧縮機の過給油を低減することができることになるため、冷媒回路の構成部品を追加することなく、圧縮機の多様化を回避し、モータ温度過上昇や圧縮機内部部品の劣化という圧縮機品質低下を大幅に抑制することができる。 Since the refrigeration apparatus according to the present invention includes a control apparatus that performs simultaneous start control and arrival time delay control for all the units, the refrigerating machine oil and the liquid refrigerant that are retained in the outdoor unit and the indoor unit by a plurality of accumulators. Can be distributed and managed. Therefore, the amount of refrigerating machine oil that moves to the compressor can be reduced as compared with that that is sequentially activated. Therefore, according to the refrigeration apparatus according to the present invention, it is possible to reduce the supercharging of the compressor, so that the diversification of the compressor can be avoided and the motor temperature excessive can be avoided without adding the components of the refrigerant circuit. It is possible to greatly suppress the deterioration of the compressor quality such as the rise and the deterioration of the compressor internal parts.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one. Further, in the following drawings including FIG. 1, the same reference numerals denote the same or equivalent parts, and this is common throughout the entire specification. Furthermore, the forms of the constituent elements shown in the entire specification are merely examples, and are not limited to these descriptions.
図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍装置１００の冷媒回路構成の一例を概略化して示す回路構成図である。図１に基づいて、本発明の実施の形態に係る冷凍装置１００の構成及び動作について説明する。冷凍装置１００は、たとえばスーパーマーケットのショーケースや、コンビニエンスストア、冷蔵庫、冷凍庫などに用いられるものである。そして、冷凍装置１００は、圧縮機の過給油を低減して、圧縮機の品質の向上を図るようにしたものである。なお、以下の説明では、符号ａ、符号ｂを省略する場合がある。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram schematically illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of a
図１に示すように、冷凍装置１００は、複数台（図１では２台）の室外機１ａ、１ｂを備えている。室外機１ａ、１ｂは、減圧手段である膨張弁２１および蒸発器２２を有する室内機２０に液配管２３およびガス配管２４を介して互いに並列に接続されている。なお、図１では、室外機が２台である場合を例に示しているが、３台以上であってもよい。また、図１では、室内機が１台である場合を例に示しているが、通常、室内機は複数台接続されている。さらに、以下の説明において、室外機を室外ユニットとも称する場合があり、室内機を室内ユニットと称する場合がある。
As shown in FIG. 1, the
室外機１ａ、１ｂは、それぞれ、圧縮機２ａ、２ｂ、油分離器３ａ、３ｂ、凝縮器４ａ、４ｂ、アキュムレーター５ａ、５ｂ、オイルレギュレーター６ａ、６ｂを備えている。そして、冷凍装置１００では、凝縮器４ａ、４ｂを膨張弁２１に通じる液配管２３に、アキュムレーター５ａ、５ｂを蒸発器２２に通じるガス配管２４に分配器２５ａを介して接続する。このように各要素機器を配管接続することで、冷凍サイクルを形成して、冷媒および冷媒に含まれる冷凍機油が冷凍サイクル内を循環する。
The outdoor units 1a and 1b include compressors 2a and 2b, oil separators 3a and 3b, condensers 4a and 4b, accumulators 5a and 5b, and oil regulators 6a and 6b, respectively. In the
圧縮機２ａ、２ｂは、冷媒を圧縮して高温・高圧の冷媒とするものである。油分離器３ａ、３ｂは、圧縮機２ａ、２ｂの吐出側に設けられ、圧縮機２ａ、２ｂから冷媒とともに吐出された冷凍機油を冷媒から分離するものである。凝縮器４ａ、４ｂは、圧縮機２ａ、２ｂから吐出された冷媒とたとえば図示省略の送風機から供給される空気との間で熱交換を行うものである。アキュムレーター５ａ、５ｂは、圧縮機２ａ、２ｂの吸入側に設置され、冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰冷媒を貯留するためのものである。オイルレギュレーター６ａ、６ｂは、圧縮機２ａ、２ｂへの液戻り量を制御し、圧縮機２ａ、２ｂ内の冷凍機油量を規定量に保つためのものである。 The compressors 2a and 2b compress the refrigerant into a high-temperature and high-pressure refrigerant. The oil separators 3a and 3b are provided on the discharge side of the compressors 2a and 2b, and separate the refrigerating machine oil discharged together with the refrigerant from the compressors 2a and 2b from the refrigerant. The condensers 4a and 4b perform heat exchange between the refrigerant discharged from the compressors 2a and 2b and air supplied from a blower (not shown), for example. The accumulators 5a and 5b are installed on the suction side of the compressors 2a and 2b, and are for storing surplus refrigerant among the refrigerant circulating in the refrigeration cycle. The oil regulators 6a and 6b are for controlling the amount of liquid returned to the compressors 2a and 2b and maintaining the amount of refrigeration oil in the compressors 2a and 2b at a specified amount.
膨張弁２１は、冷凍サイクルを循環する冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。蒸発器２２は、膨張弁２１で減圧された冷媒とたとえば図示省略の送風機から供給される空気との間で熱交換を行うものである。
The expansion valve 21 decompresses and expands the refrigerant circulating in the refrigeration cycle, and may be configured with a valve whose opening degree can be variably controlled, such as an electronic expansion valve. The
分配器２５ａは、ガス配管２４を流れて来た冷媒及び冷凍機油をアキュムレーター５ａ、５ｂに分配するものである。
The distributor 25a distributes the refrigerant and the refrigerating machine oil flowing through the
アキュムレーター５ａ、５ｂは、各アキュムレーター内に貯留される油量の偏りを是正ために、均油管１０で相互に接続されている。均油管１０には油の流通を開閉する電磁弁１２ａが設けられている。ここで、均油管１０の先端部１０ａ、１０ｂは各アキュムレーター５ａ、５ｂの底部を貫通して挿入されており、均油管１０の端部流入口はアキュムレーター５ａ、５ｂの底面より所定の高さ（同じ高さ）に設置されている。これにより、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に常時確保できる最小限度の油量を設定することができる。アキュムレーターの内の一つに常時確保できる最小限度の油量は１〜２Ｌ程度である。
The accumulators 5a and 5b are connected to each other by an
また、アキュムレーター５ａ、５ｂ内のガス冷媒（分離しきれなかった冷凍機油を含む）はガス吸入管７ａ、７ｂを経て圧縮機２ａ、２ｂに吸入される。ガス吸入管７ａ、７ｂは、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に挿入される一端部がＵ字状に形成されており、そのＵ字管部分にそれぞれ油戻し穴８ａ、８ｂを有する。ただし、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に挿入されるＵ字管部分は、直管状であってもよく、また直管部には油戻し穴８ａ、８ｂを備えなくてもよい。さらに、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に貯留した油を圧縮機２ａ、２ｂに戻すための返油管１３ａ、１３ｂがその一端部をアキュムレーター５ａ、５ｂの底部に貫通接続され、他端部はオイルレギュレーター６ａ、６ｂに接続されている。 Gas refrigerant (including refrigerating machine oil that cannot be separated) in the accumulators 5a and 5b is sucked into the compressors 2a and 2b through the gas suction pipes 7a and 7b. The gas suction pipes 7a and 7b are U-shaped at one end inserted into the accumulators 5a and 5b, and have oil return holes 8a and 8b in the U-shaped pipe portions, respectively. However, the U-shaped tube portion inserted into the accumulators 5a and 5b may be a straight tube, and the straight tube portion may not include the oil return holes 8a and 8b. Furthermore, oil return pipes 13a and 13b for returning the oil stored in the accumulators 5a and 5b to the compressors 2a and 2b are connected to the bottoms of the accumulators 5a and 5b at one end, and the other end is an oil regulator. 6a and 6b.
オイルレギュレーター６ａ、６ｂと圧縮機２ａ、２ｂとは吸入管１４ａ、１４ｂと均圧管１５ａ、１５ｂで接続されている。オイルレギュレーター６ａ、６ｂの内部には浮き子と連動するフロート弁（図示せず）が設けられている。油面が規定高さ以下の場合は、フロート弁が開放し、油が圧縮機２ａ、２ｂへ供給される。油面が規定高さとなった場合は、フロート弁が遮断し、圧縮機２ａ、２ｂへの油の供給が停止するようになっている。なお、油分離器３ａ、３ｂにて分離され貯留された油は、図示しないキャピラリーチューブを介して、またはキャピラリーチューブを介さず直接に、ガス吸入管７ａ、７ｂを経由して圧縮機２ａ、２ｂに返油されるようになっている。３０は圧縮機２ａ、２ｂの運転と均油管１０に設けられた電磁弁１２ａの開閉とを制御する制御装置である。
The oil regulators 6a and 6b and the compressors 2a and 2b are connected by suction pipes 14a and 14b and pressure equalizing pipes 15a and 15b. Inside the oil regulators 6a and 6b, there are provided float valves (not shown) that interlock with the float. When the oil level is below the specified height, the float valve is opened and oil is supplied to the compressors 2a and 2b. When the oil level reaches the specified height, the float valve is shut off, and the supply of oil to the compressors 2a and 2b is stopped. The oil separated and stored in the oil separators 3a and 3b is supplied to the compressors 2a and 2b via the gas suction pipes 7a and 7b via a capillary tube (not shown) or directly without the capillary tube. It is supposed to be refueled. A
圧縮機２ａ、２ｂはスクロール等のシェル内部が低圧となる低圧シェルタイプのインバータ圧縮機であり、圧縮機シェル内に冷凍機油が保持される構造となっている。またこの冷凍装置１００において、必要となる油量は圧縮機２ａ、２ｂ内に適量となる油量および冷凍装置１００の各部に存在する油量を合算した量となるが、充填される油量はこの油量よりも余分に油量を充填しておく。余分な油はアキュムレーター５ａ、５ｂに貯留する。
The compressors 2a and 2b are low-pressure shell type inverter compressors in which the inside of a shell such as a scroll has a low pressure, and has a structure in which refrigeration oil is held in the compressor shell. In this
次に、本実施の形態における冷凍装置１００での冷媒の流れについて説明する。冷媒の流れは、図１において、実線の矢印で示されている。
圧縮機２ａ、２ｂから吐出された高温高圧のガス冷媒は、油分離器３ａ、３ｂを経て凝縮器４ａ、４ｂで凝縮液化される。液化された冷媒は、その後、液配管２３を経て室内機２０の膨張弁２１で減圧され二相冷媒となり、蒸発器２２で蒸発ガス化される。ガス化された冷媒は、その後、ガス配管２４および分配器２５ａを経て各室外機１ａ、１ｂのアキュムレーター５ａ、５ｂに入る。アキュムレーター５ａ、５ｂに入りさらに蒸発ガス化された冷媒はガス吸入管７ａ、７ｂを経て圧縮機２ａ、２ｂに吸入される。このように、冷媒が循環する冷凍サイクルを形成し、冷媒と冷凍機油が循環する。
Next, the flow of the refrigerant in the
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressors 2a and 2b is condensed and liquefied by the condensers 4a and 4b via the oil separators 3a and 3b. Thereafter, the liquefied refrigerant is reduced in pressure by the expansion valve 21 of the
次に、本実施の形態における冷凍装置１００での冷凍機油の流れについて説明する。冷凍機油の流れは、図１において、破線の矢印で示されている。
圧縮機２ａ、２ｂからガス冷媒とともに吐出される冷凍機油のうち９０％程度は油分離器３ａ、３ｂで分離される。分離された冷凍機油は、キャピラリーチューブ（図示せず）などを経てガス吸入管７ａ、７ｂに入り圧縮機２ａ、２ｂに返油される。油分離器３ａ、３ｂで分離されなかった油は、凝縮器４ａ、４ｂ、液配管２３、膨張弁２１、蒸発器２２、ガス配管２４、分配器２５ａを順次経由して、アキュムレーター５ａ、５ｂに流入する。
Next, the flow of refrigeration oil in the
About 90% of the refrigerating machine oil discharged together with the gas refrigerant from the compressors 2a and 2b is separated by the oil separators 3a and 3b. The separated refrigerating machine oil enters the gas suction pipes 7a and 7b through a capillary tube (not shown) and is returned to the compressors 2a and 2b. The oil that has not been separated by the oil separators 3a and 3b passes through the condensers 4a and 4b, the
アキュムレーター５ａ、５ｂでは冷凍機油とガス冷媒は分離され、分離された油はアキュムレーター５ａ、５ｂの底部に滞留する。アキュムレーター５ａ、５ｂに滞留する冷凍機油は、返油管１３ａ、１３ｂからオイルレギュレーター６ａ、６ｂを介して圧縮機２ａ、２ｂに供給される。オイルレギュレーター６ａ、６ｂと圧縮機２ａ、２ｂとの油面高さを等しくするため、ガスを通流させる均圧管１５ａ、１５ｂが接続されている。冷凍装置内の余剰油は、低圧部のアキュムレーター５ａ、５ｂ内に貯留される。 In the accumulators 5a and 5b, the refrigerating machine oil and the gas refrigerant are separated, and the separated oil stays at the bottom of the accumulators 5a and 5b. The refrigerating machine oil staying in the accumulators 5a and 5b is supplied from the oil return pipes 13a and 13b to the compressors 2a and 2b via the oil regulators 6a and 6b. In order to make the oil level heights of the oil regulators 6a, 6b and the compressors 2a, 2b equal, pressure equalizing pipes 15a, 15b through which gas flows are connected. Excess oil in the refrigeration apparatus is stored in the accumulators 5a and 5b in the low pressure section.
アキュムレーター５ａ、５ｂから圧縮機２ａ、２ｂまでの冷媒の流れには、配管内の摩擦損失による圧力損失が生じる。この圧力損失分の差圧がアキュムレーター５ａ、５ｂから圧縮機２ａ、２ｂまで油が流れる駆動力となる。また、アキュムレーター５ａ、５ｂ内の油面と圧縮機２ａ、２ｂ内の油面の高低差から生じる油面ヘッド差も、油流れに影響を与える。アキュムレーター５ａ、５ｂが圧縮機２ａ、２ｂより上部に油面があれば油供給が促進され、下部にあれば油供給は阻害される。 In the refrigerant flow from the accumulators 5a and 5b to the compressors 2a and 2b, pressure loss due to friction loss in the piping occurs. The differential pressure corresponding to the pressure loss becomes a driving force for the oil to flow from the accumulators 5a and 5b to the compressors 2a and 2b. Further, the oil level head difference caused by the difference in level between the oil level in the accumulators 5a and 5b and the oil level in the compressors 2a and 2b also affects the oil flow. If the accumulators 5a and 5b have an oil level above the compressors 2a and 2b, the oil supply is promoted, and if the accumulators 5a and 5b are at the lower part, the oil supply is inhibited.
油分離器３ａ、３ｂで分離されなかった油は、冷媒回路内を周遊し室外機１ａ、１ｂに再び流入する。 The oil that has not been separated by the oil separators 3a and 3b travels around the refrigerant circuit and flows into the outdoor units 1a and 1b again.
図２は、冷凍装置１００において室外機１ａ、１ｂ、１ｃを３台並列に接続した場合の冷媒回路図である。図２において、室外機１ｃの構成要素については各室外機１ａ、１ｂの構成要素と同じであるので、各構成要素を表す数字に符号ｂ又は符号ｃを順番に付けて表している。また、冷媒及び冷凍機油の流れは図１と同様である。なお、以下の説明では、符号ａ、符号ｂ、符号ｃを省略する場合がある。
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram when three outdoor units 1a, 1b, and 1c are connected in parallel in the
実際の運転では、圧縮機２から吐出される高圧ガス冷媒に含まれる油量のバラツキ、分配器２５の組み立ての際に発生する取り付け角度のバラツキなどにより、油の分配が均等ではない。また、冷凍装置１００は、室内機２０の庫内温度が＋１５〜−５５℃、蒸発器２２の蒸発温度が＋１０〜−６５℃程度で使用される。低温域で使用される蒸発器２２の熱交換器部のフィンには、霜が付き、着霜量が多くなると蒸発器２２の熱交換能力が低下し、庫内温度が上昇、庫内にある商品の品質が悪化してしまう。
In actual operation, the oil distribution is not uniform due to variations in the amount of oil contained in the high-pressure gas refrigerant discharged from the
よって、低温域で使用される場合、蒸発器２２の霜を１日に数回溶かす霜取り運転を行っている。霜取り運転とは、１日の内に数回（庫内の商品や温度設定により、任意で回数を決める。）入るように設定され、その１回の霜取り運転の詳細は、まず、冷凍装置１００の運転を停止（約２０〜３０分）させる。その間に、蒸発器２２のファンを停止させた状態で、熱交換器フィン内部にあるヒーターに通電することにより、付着した霜を溶かす。霜を溶かす方法は、ヒーターだけでなく、高温高圧の冷媒ガスを流す方法や蒸発器２２のファンを停止させるのみの方法もある。
Therefore, when used in a low temperature region, a defrosting operation is performed in which the frost of the
霜を溶かした直後の蒸発器２２の内部は高温になっているため、ファンを回転させると、高温の空気が庫内に流れ、庫内温度が上昇または、高温の空気が庫内の冷たい空気に冷やされ商品に再着霜し商品の品質に影響を与える可能性がある。そこで、霜を溶かした直後の約３〜２０分は、蒸発器２２のファンを停止させた状態にし、冷凍装置１００は、運転する。約３〜２０分の間で、蒸発器内部の温度が冷却され、その後、蒸発器２２のファンを運転することにより、庫内温度の上昇を最小限度に防いでいる。
Since the inside of the
ただし、蒸発器２２のファンを運転していない間、冷凍装置１００は、運転している状態であり、蒸発器側で熱交換が十分ではない。冷凍装置１００では、蒸発器側で蒸発ガス化できず、二相冷媒のままである。この二相冷媒の内、特に液冷媒が、油分離器３で分離できなかった各１０％程度の油（言い換えるとガス配管２４に滞留している油）を冷凍装置１００に全て戻す（液バック運転）ことになる。この滞留した全ての油は、上記のバラツキの影響や霜を溶かす時間内で上昇した分の庫内温度を再冷却する過渡的な運転にて、複数台の室外機に均等に分配できないことが考えられる。
However, while the fan of the
また、従来では、各インバータ圧縮機は、順次起動しているため、最初に起動した圧縮機の室外機に全圧縮機から吐き出された冷凍機油と液冷媒が一度に戻る。よって、最初に起動した圧縮機の室外機の一つのアキュムレーターに、戻ってくる冷凍機油としては、全圧縮機から吐き出された冷凍機油量であり、多くなる。アキュムレーターは、冷凍機油が多いこと、および、液バック運転により、オーバーフローする時間が早くなり、圧縮機に入る冷凍機油も過給油になってしまう。 Conventionally, since each inverter compressor is started sequentially, the refrigerating machine oil and liquid refrigerant discharged from all the compressors return to the outdoor unit of the compressor that was started first at a time. Therefore, the refrigerating machine oil returned to the accumulator of the outdoor unit of the compressor that is started first is the amount of refrigerating machine oil discharged from all the compressors and increases. The accumulator has a large amount of refrigerating machine oil and the liquid back operation leads to an early overflow time, and the refrigerating machine oil entering the compressor is also supercharged.
図３は、過給油になった圧縮機を想定した圧縮機内部の冷凍機油量に対する圧縮機からの吐出冷凍機油量（油循環量）の関係を示したグラフである。図３では、横軸が圧縮機内部の冷凍機油量（Ｌ）を、縦軸が圧縮機からの吐出冷凍機油量（油循環量％）を、それぞれ示している。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of refrigerating machine oil discharged from the compressor (the amount of oil circulation) and the amount of refrigerating machine oil inside the compressor assuming a supercharged compressor. In FIG. 3, the horizontal axis represents the amount of refrigeration oil (L) inside the compressor, and the vertical axis represents the amount of refrigeration oil discharged from the compressor (oil circulation rate%).
図３に示した通り、過給油になるほど、つまり圧縮機内部の冷凍機油量が多くなるほど、圧縮機から吐き出される冷凍機油量は、多くなる。また、インバータ圧縮機は、運転周波数が高速運転になるほど、冷媒循環量の増加と共に、吐き出される冷凍機油量も多くなる。 As shown in FIG. 3, the amount of refrigerating machine oil discharged from the compressor increases as the supercharging becomes, that is, the amount of refrigerating machine oil inside the compressor increases. In addition, as the operating frequency of the inverter compressor becomes higher, the amount of refrigerating machine oil discharged increases as the refrigerant circulation rate increases.
吐出された冷凍機油は、高温の冷媒ガスに混じり、油分離器３にて分離され、圧縮機２のガス吸入管７側に返油される。よって、この冷凍機油量が多いほど、ガス吸入管７を通る低温の冷媒ガスで冷却することができず、高温の冷凍機油と高温冷媒ガスになってしまう。圧縮機２は、高温の冷媒ガスが入るため、モータ温度の過上昇、圧縮機内部品が劣化し、圧縮機２の品質が低下してしまう。
The discharged refrigerating machine oil is mixed with the high-temperature refrigerant gas, separated by the
そこで、冷凍装置１００では、複数台の室外機１を備えている場合は、それらの起動方法を順次起動から同時起動に変更する。冷凍装置１００では、通常起動時においては、複数台の圧縮機２を順次起動する制御を実施している。一方、所定の条件のとき、例えば霜取運転後に通常運転に戻すときは、冷凍装置１００では、全台同時に起動する制御を実施する。
Therefore, in the
こうすることで、室外機１と室内機２０に滞留している冷凍機油と液冷媒を分配して受け持つことができる。つまり、インバータ圧縮機である圧縮機２が複数台ある場合では、圧縮機２を同時起動させる制御をすることで、複数のアキュムレーター５で室外機１と室内機２０に滞留している冷凍機油と液冷媒を分配して受け持つことができるのである。これにより、アキュムレーター５内に入る冷凍機油量が全圧縮機２の起動により分配されるため、アキュムレーター５がオーバーフローする時間を遅らすことができ、圧縮機２に移動する冷凍機油量を順次起動よりも低減することができる。その結果、圧縮機２の過給油を低減することができる。以下、全台同時に起動する制御を全台同時起動制御と称する。
By doing so, the refrigerating machine oil and the liquid refrigerant staying in the
さらに、圧縮機２の運転周波数の全速までの到達時間を遅らせるようにする。図４は、圧縮機の運転経過時間に対するインバータ圧縮機の運転周波数増速スピードの関係を示したグラフである。図４では、横軸が圧縮機の運転経過時間（ｓｅｃ）を、縦軸がインバータ圧縮機の運転周波数（Ｈｚ）を、それぞれ表している。以下、圧縮機２の運転周波数の全速までの到達時間を遅らせる制御を到達時間遅延制御と称する。なお、圧縮機２の運転周波数の全速までの到達時間とは、圧縮機２の運転周波数が最大になるまでの到達時間を表している。
Furthermore, the arrival time to the full speed of the operating frequency of the
図４に示した通り、インバータ圧縮機である圧縮機２は、０Ｈｚから全速になるまでにはある程度の時間を要する。これは、圧縮機２の運転周波数の一気増速による冷凍機油の吐出量増加に伴う圧縮機２内部の必要油膜低下による故障を防止するため、全速までの到達時間を遅らせているからである。よって、圧縮機２の全速までの到達時間をより遅らせれば、上記のアキュムレーター５のオーバーフローする時間をさらに遅らせることができることになるため、圧縮機２の過給油を更に低減できる。また、圧縮機２から吐出される冷凍機油量も低減するため、圧縮機２に入る冷媒ガス温度が上昇することもない。
As shown in FIG. 4, the
到達時間遅延制御による圧縮機２の過給油低減は、上述の複数台の室外機１で構成された場合では、同時起動と併用することで、さらに効果はアップする。また、図示していないが、１台の室外機１で構成される場合においても効果がある。１台の室外機１を備えた構成でも、圧縮機２のサービス交換時に封入される冷凍機油量など、サイクル内の冷凍機油量が多い場合に、圧縮機２が過給油になる恐れがあるためである。なお、圧縮機２の運転周波数の全速までの到達時間を遅らせる制御では、通常運転時に圧縮機２の運転周波数が全速までに到達する時間よりも遅らせることができればよく、具体的な数値には限定されない。例えば、図４に示すように、通常運転時の到達時間よりも３５０〜４００秒程度遅らせるように設定しておくとよい。
The effect of the reduction in supercharging of the
圧縮機２の起動する制御の変更、つまり順次起動から同時起動への変更は、室内機２０（詳しくは蒸発器２２）の霜取運転時に限り、実施するようにする。つまり、室内機２０の霜取運転後に通常運転に戻す際に、順次起動から同時起動へと変更する。それは、常に、同時起動することは、低負荷時には必要ではなく、逆に、必要以上の冷凍能力になり、消費電力がアップし、圧縮機２を搭載している必要性が薄れるからである。
The change of the control for starting the
よって、室内機２０側と室外機１側が通信により、連絡が取れている場合は、霜取後と霜取以外の運転で起動制御を切り換えるようにする。室内機２０側と室外機１側が通信できていない場合（ある冷凍装置では、室内機側との通信ができなくても、冷媒回路側の配管接続のみで、冷却運転はできる場合がある）、霜取運転後の過渡運転を室外機１側で検知する手段を備えるようにする。
Therefore, when communication is established between the
つまり、霜取時は蒸発器２２側の負荷が増えているため、霜取後の蒸発器２２内の液電磁弁（図示せず）が開すると低圧圧力が約１０秒で、０．２〜１ＭＰａまで一気に上がる。圧縮機２は、室外機１内に備えた低圧圧力を検知するセンサー（図示せず）にて、冷却不足と判断し、起動する。この低圧圧力の急上昇時、例えば１０秒間に低圧圧力が０．２ＭＰａ以上上昇したと制御装置３０で判断した場合は、上述した圧縮機２の過給油を低減する起動制御を実施するようにする。
That is, since the load on the
以上のように、冷凍装置１００は、インバータ圧縮機である圧縮機２を起動する複数の制御、つまり全台同時起動制御及び到達時間遅延制御を備えたことにより、霜取運転時の圧縮機２内に入る過給油を低減することができる。よって、冷凍装置１００によれば、油分離器３で分離された高温の冷凍機油により、低温の冷媒ガスの温度上昇を抑制することができるため、圧縮機内に入る冷媒ガスが高温になることがない。そして、圧縮機２のモータ温度上昇や圧縮機内部の部品劣化による品質低下を抑制することができる。また、インバータ圧縮機の起動制御による対応であるため、オイルクーラ、冷凍機油の油量調整弁並びに圧縮機内部で供給油量調整する構造変更が不要であり、コストアップすることなく、圧縮機の品質低下を防止することができる。さらに、使用用途が制限されることがなく、圧縮機の多様化を回避することができ、圧縮機の標準化が実現可能になる。
As described above, the
ところで上記説明では、冷媒と油が相溶である組み合わせであれば同じ効果を得ることができる。よって、冷媒としてはＨＦＣ系冷媒、ＨＦＣ系冷媒の混合冷媒、ＨＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒の混合冷媒、あるいはＨＦＣ系冷媒とＨＣ系冷媒の混合冷媒、また、二酸化炭素、水などの自然冷媒を用い、油としてはこれらの冷媒に相溶である油、たとえばＨＦＣ系冷媒の場合はエステル油、ＨＣ系冷媒の場合は鉱油、二酸化炭素の場合はＰＡＧ油などを用いた場合においても同様の効果を得ることができる。 In the above description, the same effect can be obtained as long as the refrigerant and the oil are compatible. Therefore, as the refrigerant, HFC refrigerant, HFC refrigerant mixed refrigerant, HC refrigerant, HC refrigerant mixed refrigerant, HFC refrigerant and HC refrigerant mixed refrigerant, or natural refrigerant such as carbon dioxide, water, etc. The same effect is obtained when using oils that are compatible with these refrigerants, such as ester oils for HFC refrigerants, mineral oils for HC refrigerants, PAG oils for carbon dioxide, etc. Can be obtained.
１ａ 室外機、１ｂ 室外機、１ｃ 室外機、２ａ 圧縮機、２ｂ 圧縮機、２ｃ 圧縮機、３ａ 油分離器、３ｂ 油分離器、３ｃ 油分離器、４ａ 凝縮器、４ｂ 凝縮器、４ｃ 凝縮器、５ａ アキュムレーター、５ｂ アキュムレーター、５ｃ アキュムレーター、６ａ オイルレギュレーター、６ｂ オイルレギュレーター、６ｃ オイルレギュレーター、７ａ ガス吸入管、７ｂ ガス吸入管、７ｃ ガス吸入管、８ａ 油戻し穴、８ｂ 油戻し穴、８ｃ 油戻し穴、１０ 均油管、１０ａ 先端部、１０ｂ 先端部、１０ｃ 先端部、１２ａ 電磁弁、１２ｂ 電磁弁、１３ａ 返油管、１３ｂ 返油管、１３ｃ 返油管、１４ａ 吸入管、１４ｂ 吸入管、１４ｃ 吸入管、１５ａ 均圧管、１５ｂ 均圧管、１５ｃ 均圧管、２０ 室内機、２１ 膨張弁（減圧手段）、２２ 蒸発器、２３ 液配管、２４ ガス配管、２５ａ 分配器、２５ｂ 分配器、３０ 制御装置、１００ 冷凍装置。 1a outdoor unit, 1b outdoor unit, 1c outdoor unit, 2a compressor, 2b compressor, 2c compressor, 3a oil separator, 3b oil separator, 3c oil separator, 4a condenser, 4b condenser, 4c condenser 5a accumulator, 5b accumulator, 5c accumulator, 6a oil regulator, 6b oil regulator, 6c oil regulator, 7a gas suction pipe, 7b gas suction pipe, 7c gas suction pipe, 8a oil return hole, 8b oil return hole, 8c Oil return hole, 10 oil leveling pipe, 10a tip, 10b tip, 10c tip, 12a solenoid valve, 12b solenoid valve, 13a oil return pipe, 13b oil return pipe, 13c oil return pipe, 14a suction pipe, 14b suction pipe, 14c Suction pipe, 15a pressure equalizing pipe, 15b pressure equalizing pipe, 15c pressure equalizing pipe, 20 indoor unit, 21 expansion Valve (pressure reduction means), 22 evaporator, 23 liquid piping, 24 gas piping, 25a distributor, 25b distributor, 30 control device, 100 refrigeration device.
Claims (3)
少なくとも減圧手段及び蒸発器を備える室内機と、を配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、
前記インバータ圧縮機を全台同時に起動する全台同時起動制御と、
前記インバータ圧縮機の運転周波数が最大になるまでの到達時間を通常起動時の到達時間よりも遅延させる到達時間遅延制御と、を実施する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記全台同時起動制御と前記到達時間遅延制御とを同時に実施する
ことを特徴とする冷凍装置。 A plurality of outdoor units including at least an inverter compressor, a condenser, and an accumulator; and
An indoor unit including at least a decompression unit and an evaporator, and a refrigeration apparatus that forms a refrigeration cycle by pipe connection,
All-unit simultaneous start control for simultaneously starting all the inverter compressors;
An arrival time delay control for delaying the arrival time until the operating frequency of the inverter compressor becomes maximum from the arrival time at the time of normal startup ,
The controller is
The refrigeration apparatus characterized in that the simultaneous start-up control for all units and the arrival time delay control are performed simultaneously .
通常起動時においては前記インバータ圧縮機を順次起動する制御を実施しており、
前記室内機の霜取運転後に通常運転に戻す際に、前記全台同時起動制御と前記到達時間遅延制御を実施する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。 The control device includes:
During normal startup, the inverter compressor is controlled to start sequentially,
The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein when the indoor unit is returned to normal operation after defrosting operation, the all-unit simultaneous activation control and the arrival time delay control are performed.
通常運転時の到達時間よりも３５０〜４００秒程度遅らせるように前記到達時間遅延制御を実施する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍装置。 The control device includes:
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2, wherein the arrival time delay control is performed so that the arrival time during normal operation is delayed by about 350 to 400 seconds.
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