JP6289727B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態1における冷凍装置の冷媒回路図である。図1に示すように、本実施の形態1の冷凍装置は、例えば室外に配置される熱源側ユニット100と、例えば室内に配置される利用側ユニット200とを有している。熱源側ユニット100は、圧縮機1、油分離器2、熱源側熱交換器3、受液器4、過冷却熱交換器5、およびアキュムレータ8を有している。利用側ユニット200は、膨張弁6および利用側熱交換器7を有している。熱源側ユニット100と利用側ユニット200とは、例えば液配管からなる第1配管10と、例えばガス配管からなる第2配管11とにより接続されている。
ここで、制御装置20による冷媒量の適否の判定に関する動作を説明する。本実施の形態1における制御装置20は、過冷却熱交換器5の温度効率εに基づき、冷媒回路に封入された冷媒量の適否を判定する。過冷却熱交換器5の温度効率εは、過冷却熱交換器5の出口における冷媒の過冷却度(凝縮器出口温度TH5−過冷却熱交換器出口温度TH8)を、過冷却熱交換器5の最大温度差(凝縮器出口温度TH5−外気温度TH6)で除算した値であり、下記数式1で表される。
例えば、冷凍装置の制御基板上のスイッチ等が操作され、冷媒量判定運転モードに設定された場合、制御装置20は、冷媒量判定動作を開始する(図4:ステップS101)。次いで、第1配管10、第2配管11、および利用側熱交換器7の仕様、ならびに目標蒸発温度もしくは低圧カット入値、切値の情報(現地情報)を、現地の作業者に入力してもらう(図4:ステップS102)。第1配管10および第2配管11については、管径および配管長をもとに仕様が定められる。また、利用側熱交換器7については、接続される利用側ユニット200として、ショーケース、ユニットクーラ、およびショーケースとユニットクーラとの混合の3つの場合を想定して仕様が定められる。加えて、本実施の形態1では、利用側熱交換器7の仕様が、目標蒸発温度もしくは低圧カット切値により、例えば6パターンに分けられている。したがって、現地の作業員は、目標蒸発温度もしくは低圧カット切値をもとに、利用側ユニット200が、どの冷凍条件を満たすか、どの冷蔵条件を満たすかといった判断を行い、利用側熱交換器7の仕様を上記6パターンの何れかに設定する。
次に、制御装置20は、ステップS102において入力された現地情報をもとに初期封入量を算出する。より具体的に、制御装置20は、第1配管10、第2配管11、および利用側熱交換器7の仕様ごとに、予め設定された配管長の関数式を用いて、初期封入量を算出する。また、制御装置20は、算出した初期封入量を報知部21に報知させる(図4:ステップS103)。本実施の形態1では、報知部21を、例えば7セグメントLEDにより構成し、初期封入量の情報を表示させる。なお、以降においても、報知部21が7セグメントLEDである場合を想定して説明するが、報知の方法はこれに限らない。
次いで、圧縮機1の運転を開始する。すなわち、制御装置20は、圧縮機1を所定の運転周波数で運転させる(図4:ステップS104)。ところで、冷媒量判定を行う場合、全運転範囲を対象にした検知方法では、冷媒不足の有無を精度よく判定することができない。なぜなら、圧縮機1が高い運転周波数で運転している状態では、過冷却熱交換器5の出口が二相冷媒となる場合があり、かかる状態において、圧縮機1の運転周波数が増減すると、圧力損失が大きく変化してしまい、冷媒不足を精度よく判定できなくなるからである。そこで、本実施の形態1では、圧力損失の影響を排除するため、上記事情をもとに決定した所定の運転周波数で圧縮機1を運転させる。
制御装置20は、温度情報をもとに数式1を用いて温度効率εを算出し、算出した温度効率εの値をもとに、予め設定された判定閾値εline1、および中断判定閾値εline2を用いて冷媒封入状況を判断する。なお、判定閾値εline1と中断判定閾値εline2との間には、「判定閾値εline1<中断判定閾値εline2」の関係がある。
・ステップS108開始後は、1分間に最大封入冷媒量の3%程度を封入。
・「Slou」表示後は、1分間に最大封入冷媒量の1%程度を封入。
また、同時に、制御装置20は、現在の運転状態が検知不可条件に該当するか否かを判定する。検知不可条件としては、例えば、下記のような条件を予め設定し、制御装置20は、下記何れか1つに該当する場合に、検知不可条件に該当すると判定し、数式1を用いて算出した温度効率εを無効値とする。なぜなら、下記のような条件に該当する場合は、温度効率εの値が安定しない、あるいは温度効率εの値が小さくなり誤検知を起こす、といった状況にあるためである。
・周囲温度が運転温度範囲外である場合。
・凝縮器出口温度TH5と外気温度TH6の温度差が大きい場合。
・温度効率εが負の場合、または温度効率εの計算式(数式1)の分母が0の場合。
なお、検知不可条件の判定処理は、以降の封入ステップにおいても常時行っており、本封入ステップに限って行うものではない。
冷媒封入の中断を促す旨の報知を受けて、冷媒封入が中断されると、制御装置20は、所定時間、圧縮機1を連続運転させる。そして、制御装置20は、圧縮機1の連続運転開始以降、算出した各温度効率εを、内部又は外部に設けられたバッファ内に格納する(図4:ステップS114)。
制御装置20は、平均温度効率εAの算出条件を満たしているか否かを判定する。平均温度効率εAの算出条件とは、上記ステップS114およびS115においてバッファに格納した最新の複数個(例えば10個)の温度効率εが、無効値ではなく有効値であり(図4:ステップS116)かつ安定判定条件内にある(図4:ステップS117)という条件である。
制御装置20は、安定判定条件を満足しないと判定した場合(図4:S117/NO)、判定不可であると判断し、報知部21に、他の方法を促す旨(その他の方法による冷媒封入を促す旨)とエラー(判定不可の原因等)とを交互に報知させる。例えば、制御装置20は、報知部21としての7セグメントLEDに、その他の方法による冷媒封入を促す表示と判定不可の原因を示すエラー表示とを交互に行う(図4:ステップS120)。
制御装置20は、予め設定した基準冷媒量に対する冷媒の不足分である不足封入量ΔMrを、熱源側熱交換器3、第1配管10、第2配管11、および利用側熱交換器7に加え、受液器4のそれぞれの、内部における冷媒の密度と内容積とに基づいて求める。これにより、季節等による外気状況の変化で、冷媒封入量にばらつきが出てしまうことを防止して、適切な量の冷媒を封入することができる。
制御装置20は、予め設定された熱源側熱交換器3内の冷媒密度ρcondと凝縮温度との関係と、凝縮器出口温度TH5とに基づき、予め設定された基準密度と冷媒の密度(封入時の密度)との差分値(密度変動Δρcond)を求め、求めた差分値と熱源側熱交換器3の内容積Vcondとを乗算し、熱源側熱交換器3の不足封入量ΔMrcondを求める。
制御装置20は、予め設定された第1配管10内の冷媒密度ρPLと液管温度との関係と、過冷却熱交換器出口温度TH8とに基づき、予め設定された基準密度と冷媒の密度(封入時の密度)との差分値(密度変動ΔρPL)を求め、求めた差分値と第1配管10の内容積VPLとを乗算し、第1配管10内の不足封入量ΔMrPLを求める。
制御装置20は、予め設定された第2配管11内の冷媒密度ρPGと蒸発温度ETとの関係と、蒸発温度ETとに基づき、予め設定された基準密度と冷媒の密度(封入時の密度)との差分値(密度変動ΔρPG)を求め、求めた差分値と第2配管11の内容積VPGとを乗算し、第2配管11内の不足封入量ΔMrPGを求める。
制御装置20は、予め設定された利用側熱交換器7内の冷媒密度ρevaと蒸発温度ETと利用側熱交換器7の入口温度の関係と、蒸発温度ETと過冷却熱交換器出口温度TH8とに基づき、予め設定された基準密度と冷媒の密度(封入時の密度)との差分値(密度変動Δρeva)を求め、求めた差分値と利用側熱交換器7の内容積Vevaとを乗算し、利用側熱交換器7内の不足封入量ΔMrevaを求める。
制御装置20は、予め設定された受液器4内の冷媒密度ρrecGと凝縮温度との関係と、凝縮器出口温度TH5とに基づき、予め設定された基準密度と冷媒の密度(封入時の密度)との差分値(密度変動ΔρrecG)を求め、求めた差分値と受液器4の内容積VrecGとを乗算し、受液器4の不足封入量ΔMrrecGを求める。
次に、本実施の形態2における冷凍装置を図11に基づいて説明する。図11は、本実施の形態2の報知部21における表示例を示した模式図であり、具体的には、冷媒封入量判定中における7セグメントLEDの表示を示したものである。すなわち、本実施の形態2における冷凍装置は、報知部21として採用した7セグメントLEDにより、冷媒封入量判定中の各情報を報知することができる点に特徴がある。前述した実施の形態1と同一の構成部材については、同一の符号を用いて説明を省略する。
次に、図4を参照して、本実施の形態3における冷凍装置による封入ステップを説明する。図4は、実施の形態1で説明した封入ステップを示すフローチャートである。上述した実施の形態1および2と同一の構成部材については、同一の符号を用いて説明を省略する。
Claims (7)
- 圧縮機、熱源側熱交換器、受液器、および過冷却熱交換器を有する熱源側ユニットと、
膨張弁および利用側熱交換器を有する利用側ユニットと、
前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとを接続する冷媒配管と、
前記過冷却熱交換器の出口における冷媒の過冷却度を、前記過冷却熱交換器の最大温度差で除算した値である、前記過冷却熱交換器の温度効率に基づき、前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットと前記冷媒配管とにより形成される冷媒回路に封入される冷媒量の適否を判定する制御装置と、
前記冷媒回路内の冷媒封入量に関連する情報を報知する報知部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記圧縮機の運転中に冷媒を追加して封入する追加封入の際、
前記温度効率が所定時間以上連続して予め設定された判定閾値未満である場合に、冷媒封入を促す旨を前記報知部に報知させ、
前記温度効率が所定時間以上連続して前記判定閾値以上となってから、
前記温度効率が所定時間以上連続して前記判定閾値よりも大きく設定された中断判定閾値未満である場合に、冷媒封入速度の低下を促す旨を前記報知部に報知させ、前記温度効率が所定時間以上連続して前記中断判定閾値以上である場合に、冷媒封入の中断を促す旨を前記報知部に報知させ、
前記追加封入を終えた際に、
予め設定された基準冷媒量に対する冷媒の不足分である不足封入量を求めて前記報知部に報知させる冷凍装置。 - 前記熱源側熱交換器は、前記圧縮機によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、
前記利用側熱交換器は、前記熱源側熱交換器から前記受液器および前記膨張弁を介して送られる冷媒の蒸発器として機能する請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記冷媒配管は、
一端が前記過冷却熱交換器に接続され、他端が前記膨張弁に接続される第1配管と、
一端が前記圧縮機に接続され、他端が前記利用側熱交換器に接続される第2配管と、からなり、
前記制御装置は、少なくとも前記熱源側熱交換器、前記第1配管、前記第2配管、前記利用側熱交換器、および前記受液器のそれぞれの、内部の冷媒の密度と内容積に基づいて前記不足封入量を求める請求項1又は2に記載の冷凍装置。 - 前記制御装置は、少なくとも前記第1配管および前記利用側熱交換器の内部の冷媒の密度と内容積に基づいて初期封入量を算出し、算出した前記初期封入量を前記報知部に報知させる請求項3に記載の冷凍装置。
- 前記利用側ユニットは、複数設けられており、
複数の前記利用側ユニットは、少なくともユニットクーラとショーケースとを含み、
前記制御装置は、前記不足封入量を求める際に、前記利用側熱交換器の内容積として、ユニットクーラの内容積、ショーケースの内容積、又はユニットクーラとショーケースとの混合の場合の内容積を用いる請求項3又は4に記載の冷凍装置。 - 前記利用側熱交換器の内容積は、前記利用側熱交換器の蒸発温度帯の情報をもとに予め2以上のパターンに分けられており、
前記制御装置は、前記不足封入量を求める際に、前記利用側熱交換器の内容積として、前記各パターンの値を用いる請求項3〜5の何れか一項に記載の冷凍装置。 - 前記制御装置は、前記冷媒封入を促す旨を前記報知部に報知させる際に、前記温度効率も併せて報知させる請求項1〜6の何れか一項に記載の冷凍装置。
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