JP6897837B1 - 冷凍装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)が駆動される第2運転開始以降、バイパス配管(PB)に接続される逆止弁(29)が閉じなくなることを抑制する冷凍装置を提供する。【解決手段】冷凍装置(10)は、第1圧縮機(21)と、該第1圧縮機(21)の吐出側に接続される第2圧縮機(22)とを含む冷媒回路(20)と、冷媒回路(20)を制御する制御部(100)とを備え、制御部(100)は、第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)とが駆動される第2運転の開始前または開始時に、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧を増大させる第1制御を実行する。【選択図】図7

Description

本開示は、冷凍装置に関する。
特許文献1には、第1圧縮機と、第1圧縮機の吐出側に接続される第2圧縮機とを含む冷媒回路を備えた冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、第1圧縮機が停止され、第2圧縮機が駆動される第1運転と、第1圧縮機と第2圧縮機とが駆動される第2運転とを切り換えることが可能である。
特開2008−64421号公報
本願発明者らは、第1運転と第2運転とを切り換えるために、第1圧縮機の吐出側と吸入側とをバイパスするバイパス配管と該バイパス配管に接続される逆止弁とを設ける構成を創出した。第1運転では、蒸発器から流出した冷媒が、バイパス配管を経由して駆動中の第2圧縮機に吸入される。第2運転では、第1圧縮機の吸入側と吐出側と差圧が上昇することにより逆止弁が閉じ、蒸発後の冷媒はバイパス配管を経由せずに第1圧縮機の吸入側に送られる。
しかし、第1圧縮機において吸入側の冷媒圧力が比較的低いと、それに伴って吐出側の冷媒圧力も低くなる場合がある。そのため、第2運転が開始しても、逆止弁が閉じるくらいにまで上記差圧が上昇せず、冷媒はバイパス配管を経由して第2圧縮機に吸入され続けてしまう。その結果、第2運転開始以降、逆止弁が閉じなくなるおそれがある。
本開示の目的は、第2運転開始以降、バイパス配管に接続される逆止弁が閉じなくなることを抑制する冷凍装置を提供することである。
本開示の第1の態様は、
第1圧縮機(21)と、該第1圧縮機(21)の吐出側に接続される第2圧縮機(22)とを含み、前記第1圧縮機(21)が停止し第2圧縮機(22)が駆動される冷凍サイクルを行う第1運転と、前記第1圧縮機(21)と前記第2圧縮機(22)とが駆動される冷凍サイクルを行う第2運転とを切り換え可能な冷媒回路(20)と、
前記冷媒回路(20)を制御する制御部(100)とを備え、
前記冷媒回路(20)は、
前記第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側とを繋ぐバイパス配管(PB)と、
前記バイパス配管(PB)に接続され、前記第1圧縮機(21)の吐出側から吸入側に向かう冷媒の流れを制限する逆止弁(29)とを有し、
前記制御部(100)は、前記第2運転の開始前または開始時に、前記第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧を増大させる第1制御を実行する。
第1の態様では、バイパス配管(PB)は、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側とを繋ぐため、第1制御により第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が増大すると、逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧も増大する。その結果、第2運転開始以降、逆止弁(29)が閉じなくなることを抑制できる。
本開示の第2の態様は、第1の態様において、
前記制御部(100)は、前記第1圧縮機(21)及び前記第2圧縮機(22)の停止状態から前記第2運転を開始する前に、前記第1制御として前記第1圧縮機(21)を駆動させる。
第2の態様では、第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)とが停止している状態から、第1圧縮機(21)が駆動されるため、冷媒は第1圧縮機(21)によって圧縮される。このことにより、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が増大する。この結果、その後の第2運転の開始時において、逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧を増大させることができる。
本開示の第3の態様は、第2の態様において、
前記制御部(100)は、前記第1制御により前記第1圧縮機(21)が駆動する間、前記第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧が所定値以上になると、前記第2運転を実行させる。
第3の態様では、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧が所定値以上に増大させてから、第2運転を開始できる。
本開示の第4の態様は、第2の態様において、
前記制御部(100)は、
前記第1制御により前記第1圧縮機(21)が駆動する時間が所定時間を越えると、前記第2運転を実行させる。
第1制御により第1圧縮機(21)が駆動されてから所定時間が経過すると、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側の差圧がある程度上昇する。そこで、第4の態様では、第1制御により第1圧縮機(21)が駆動されてから所定時間が経過すると、制御部(100)が第2運転を実行させる。これにより、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側の差圧をある程度上昇させてから、第2運転を開始することができる。
本開示の第5の態様は、第1〜第4の態様のいずれか1つにおいて、
前記制御部(100)は、前記第1運転から前記第2運転に切り換える前に、前記第1制御として前記第2圧縮機(22)の回転数を低下させる。
第5の態様では、第2圧縮機(22)の回転数が低下すると、第2圧縮機(22)の吸入側の圧力が上昇する。ここで、第2圧縮機(22)の吸入側と第1圧縮機(21)の吐出側とはほぼ同圧である。第1圧縮機(21)は停止しているため、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側とはほぼ同圧となる。そのため、第1運転において、第2圧縮機(22)の吸入側の圧力が上昇すると、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力を増大できる。このことにより、第2運転の開始時に、第1圧縮機(21)の吐出側の圧力を上昇できる。
本開示の第6の態様は、第5の態様において、
前記制御部(100)は、前記第1制御により前記第2圧縮機(22)の回転数が低下する間、該第2圧縮機(22)の吸入側の冷媒の圧力を示す指標が所定値以上になると、前記第2運転を実行させる。
第6の態様では、第1制御により、第2圧縮機の回転数が低下すると、第2圧縮機(22)の吸入側の冷媒の圧力が増大する。第2圧縮機(22)の吸入側の冷媒の圧力が所定値以上になると、第1圧縮機(21)の吐出側の吸入側の圧力も所定値以上となる。制御部(100)は、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力が所定値以上になると第2運転を実行する。これにより、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側の差圧をある程度上昇させてから、第2運転を開始することができる。
本開示の第7の態様は、第1〜第6の態様において、
前記制御部(100)は、前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、駆動中の前記第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の前記第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、前記第1圧縮機(21)および前記第2圧縮機(22)の少なくとも一方の回転数を調節する。
第7の態様では、第2運転の開始時(第1圧縮機(21)の駆動時)において、第2圧縮機(22)を流れる冷媒の流量が第1圧縮機(21)を流れる流量以下となると、第1圧縮機(21)の吐出側の圧力が上昇する。このことにより、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力が上昇するため、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧を上昇できる。
本開示の第8の態様は、第7の態様において、
前記制御部(100)は、前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、駆動中の前記第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の前記第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、前記第1圧縮機(21)の回転数を変更せず、前記第2圧縮機(22)の回転数を低下させる。
第8の態様では、第1圧縮機(21)の回転数を変更することなく、第2圧縮機(22)を流れる冷媒の流量を、第1圧縮機(21)を流れる流量以下とすることができる。
本開示の第9の態様は、第7の態様において、
前記制御部(100)は、
前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、駆動中の前記第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の前記第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、前記第2圧縮機(22)の回転数を変更せず、前記第1圧縮機(21)の回転数を上昇させる。
第9の態様では、第2圧縮機(22)の回転数を変更することなく、第2圧縮機(22)を流れる冷媒の流量を、第1圧縮機(21)を流れる流量以下とすることができる。
本開示の第10の態様は、第1〜第9の態様において、
前記冷媒回路(20)は、
前記第1圧縮機(21)の吐出側と前記第2圧縮機(22)の吸入側との間に冷媒を導入するインジェクション機構(30)を有し、
前記制御部(100)は、前記第1運転から前記第2運転に切り換わる前、又は前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、前記インジェクション機構(30)により冷媒を前記第1圧縮機(21)の吐出側と前記第2圧縮機(22)の吸入側との間に導入する。
第10の態様では、インジェクション機構(30)により、第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)との間の冷媒の圧力を上昇させることができる。このことにより、第1圧縮機(21)の吐出側の圧力を上昇させることができる。
本開示の第11の態様は、第1〜第10の態様において、
前記制御部(100)は、外気温が所定値以下であるとき、前記第1制御を行う。
第11の態様では、外気温が所定の温度以下において、第1制御を行うことにより第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が小さくなることを抑制できる。
図1は、実施形態1の冷凍装置の構成を例示する配管図である。 図2は、制御部と各種のセンサと冷媒回路の構成機器との関係を示すブロック図である。 図3は、第1加熱運転時の冷媒の流れを示す図1相当図である。 図4は、第2加熱運転時の冷媒の流れを示す図1相当図である。 図5は、第1冷却運転時の冷媒の流れを示す図1相当図である。 図6は、第2冷却運転時の冷媒の流れを示す図1相当図である。 図7は、第1動作における制御部が行う動作のフローチャートである。 図8は、第2動作における制御部が行う動作のフローチャートである。 図9は、変形例1に係る冷凍装置の制御部と各種のセンサと冷媒回路の構成機器との関係を示すブロック図である。 図10は、変形例1に係る冷凍装置の制御部が行う動作のフローチャートである。 図11は、変形例2に係る冷凍装置の制御部が行う図7相当図である。 図12は、変形例3に係る冷凍装置の制御部が行う図8相当図である。 図13は、変形例4に係る冷凍装置の制御部が行う動作のフローチャートである。
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。なお、図中の矢印は、冷媒回路における冷媒の流れを示す。
《実施形態1》
図1に示すように、本実施形態1の冷凍装置(10)は、対象となる流体を加熱する。対象となる流体は水である。冷凍装置(10)は、加熱された水を、給湯タンク、暖房用のコイル、床暖房用のコイルなどの利用機器へ供給する。冷凍装置(10)は、対象となる流体を冷却する。対象となる流体は水である。冷凍装置(10)は、冷却された水を、冷房用のコイルなどの利用機器へ供給する。冷凍装置(10)は、冷媒回路(20)と、制御部(100)とを備える。
〔冷媒回路〕
冷媒回路(20)は、第1圧縮機(21)と、第2圧縮機(22)と、四路切換弁(23)と、熱源側熱交換器(24)と、逆止弁ブリッジ(25)と、膨張弁(26)と、利用側熱交換器(27)と、アキュムレータ(28)と、バイパス逆止弁(29)とを有する。冷媒回路(20)には、冷媒が充填されており、冷媒回路(20)において冷媒が循環することで冷凍サイクルが行われる。冷媒は、例えば、R410A,R32,R407Cなどである。
冷媒回路(20)は、第1運転と第2運転とを行うことが可能である。第1運転では、第2圧縮機(22)の一方が駆動され、第1圧縮機(21)が停止する。第2運転では、第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)の両方が駆動される。なお、第1運転と第2運転とについては、後で詳しく説明する。
〈第1圧縮機〉
第1圧縮機(21)は、吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出する。第1圧縮機(21)には、第1吸入管(51)および第1吐出管(52)が接続される。第1圧縮機(21)は、例えばスクロール式圧縮機である。第1圧縮機(21)は、圧縮機構(図示せず)と該圧縮機構を駆動する電動機(図示せず)とを有する。
第1圧縮機(21)の電動機は、可変容量式である。具体的には、電動機には、インバータ装置が接続される。インバータ装置は、電源から電動機に供給される電力の出力周波数を調節する。これにより、第1圧縮機(21)の電動機の回転数(運転周波数)が調節される。
〈第2圧縮機〉
第2圧縮機(22)は、第1圧縮機(21)の吐出側に設けられる。第2圧縮機(22)は、吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出する。第2圧縮機(22)は、第1圧縮機(21)よりも容量が大きい。第2圧縮機(22)は、第2吸入管(53)と第2吐出管(54)とが接続される。第2吸入管(53)の流入端と、第1吐出管(52)の流出端とが接続される。第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)とは直列に接続される。
第2圧縮機(22)は、例えば、スクロール式圧縮機である。第2圧縮機(22)は、圧縮機構(図示せず)と該圧縮機構を駆動する電動機(図示せず)とを有する。
第2圧縮機(22)の電動機は、可変容量式である。具体的には、電動機には、インバータ装置が接続される。インバータ装置は、電源から電動機に供給される電力の出力周波数を調節する。これにより、第2圧縮機(22)の電動機の回転数(運転周波数)が調節される。
〈四路切換弁〉
四路切換弁(23)は、電動式の切換弁である。四路切換弁(23)は、第1状態(図1の実線で示す状態)と第2状態(図1の破線で示す状態)とに切り換えられる。第1状態では、第1ポート(P1)と第4ポート(P4)とが連通し、第2ポート(P2)と第3ポート(P3)とが連通する。第2状態では、第1ポート(P1)と第3ポート(P3)とが連通し、第2ポート(P2)と第4ポート(P4)とが連通する。
第1ポート(P1)は、第2吐出管(54)の流出端に接続される。第2ポート(P2)は、第1吸入管(51)の流入端に接続される。第3ポート(P3)は、熱源側熱交換器(24)のガス側端部に連通する。第4ポート(P4)は、利用側熱交換器(27)のガス側端部に連通する。
〈熱源側熱交換器〉
熱源側熱交換器(24)は、冷媒と室外空気(熱源側流体の一例)とを熱交換させる。熱源側熱交換器(24)は、室外熱交換器である。
〈逆止弁ブリッジ〉
逆止弁ブリッジ(25)は、4つの配管と、それぞれの配管に接続される4つの逆止弁(C)とを有する。4つの逆止弁(C)は、第1逆止弁(C1)と第2逆止弁(C2)と第3逆止弁(C3)と第4逆止弁(C4)とを有する。
逆止弁ブリッジ(25)には、主液管(55)が接続される。具体的に、主液管(55)の一端は、第2逆止弁(C2)の流入側と第4逆止弁(C4)の流入側とに接続される。主液管(55)の他端は、第1逆止弁(C1)の流出側と第3逆止弁(C3)の流出側とに接続される。
逆止弁ブリッジ(25)は、熱源側熱交換器(24)の液側端部と利用側熱交換器(27)の液側端部に連通する。具体的に、第2逆止弁(C2)の流出側および第1逆止弁(C1)の流入側は、熱源側熱交換器(24)の液側端部に連通する。第4逆止弁(C4)の流出側および第3逆止弁(C3)の流入側は、利用側熱交換器(27)の液側端部に連通する。
第1〜第4逆止弁(C1〜C4)の各々は、図1の矢印で示した方向への冷媒の流れを許容し、その逆方向の冷媒の流れを制限する。
〈膨張機構〉
膨張弁(26)は、冷媒を膨張させて冷媒の圧力を低下させる。膨張弁(26)は減圧機構に対応する。この例では、膨張弁(26)は、開度を調節可能な膨張弁(例えば電子膨張弁)により構成される。膨張弁(26)は、主液管(55)に接続される。
〈利用側熱交換器〉
利用側熱交換器(27)は、冷媒と水とを熱交換させる。利用側熱交換器(27)は、第1流路(27a)と第2流路(27b)とを有する。第1流路(27a)は、冷媒が流れる流路である。第2流路(27b)は、水が流れる流路である。第2流路(27b)は、利用機器が備える利用側回路(61)の途中に接続される。利用側熱交換器(27)では、第1流路(27a)を流れる冷媒と、第2流路(27b)を流れる水とが熱交換する。
〈アキュムレータ〉
アキュムレータ(28)は、第1吸入管(51)の途中に接続される。アキュムレータ(28)は、気液分離器である。アキュムレータ(28)内では、液冷媒とガス冷媒とに分離されている。アキュムレータ(28)は、ガス冷媒のみがアキュムレータ(28)から流出されるように構成される。
〈バイパス回路〉
バイパス回路(60)は、バイパス配管(PB)とバイパス逆止弁(29)を有する。バイパス配管(PB)は、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側とを繋ぐ。具体的に、バイパス配管(PB)の一端は、第1吐出管(52)の流出端と第2吸入管(53)の流入端とに接続される。バイパス配管(PB)の他端は、第1吸入管(51)におけるアキュムレータ(28)と第1圧縮機(21)との間に接続される。
バイパス逆止弁(29)は、第1圧縮機(21)の吐出側から吸入側に向かう冷媒の流れを制限する一方、その逆方向の冷媒の流れを許容する。具体的に、バイパス逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧の絶対値ΔPが所定の圧力差であるΔP以上になると、バイパス配管(PB)の冷媒の流れを遮断するようにバイパス逆止弁(29)の弁が閉じる。ΔPおよびΔPについては後述する。
〔インジェクション機構〕
インジェクション機構(30)は、第1圧縮機(21)の吐出側と第2圧縮機(22)の吸入側との間に冷媒を導入する。具体的に、インジェクション機構(30)は、第2運転において、主液管(55)を流れる冷媒の一部を第2圧縮機(22)の吸入側に供給する。インジェクション機構(30)は、インジェクション配管(PJ)とインジェクション膨張弁(31)とを有する。
インジェクション配管(PJ)の一端は、主液管(55)における膨張弁(26)と逆止弁ブリッジ(25)との間に接続される。インジェクション配管(PJ)の他端は、第2吸入管(53)に接続される。
インジェクション膨張弁(31)は、インジェクション配管(PJ)における中間熱交換器(40)の上流側に接続される。インジェクション膨張弁(31)は、インジェクション配管(PJ)を流れる冷媒を減圧する。
〔中間熱交換器〕
中間熱交換器(40)は、第3流路(40a)と第4流路(40b)とを有する。第3流路(40a)は、主液管(55)の途中に接続される。第4流路(40b)はインジェクション配管(PJ)の途中に接続される。中間熱交換器(40)では、主液管(55)を流れる冷媒と、第4流路(40b)を流れる冷媒とが熱交換する。
〔センサ〕
冷凍装置(10)は、冷媒などの温度を検出する温度センサや、冷媒などの圧力を検出する圧力センサなどの各種のセンサを有する。各種のセンサの検出結果(信号)は、制御部(100)に送信される。例えば、冷凍装置(10)は、第1圧力センサ(41)、第2圧力センサ(42)を有する。
第1圧力センサ(41)は、第1吸入管(51)に接続される。第1圧力センサ(41)は、第1吸入管(51)の冷媒の圧力値Pを検出する。圧力値Pは、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力の圧力値を示す。圧力値Pは、バイパス逆止弁(29)の流入側の圧力値を示す。
第2圧力センサ(42)は、第2吸入管(53)に接続される。第2圧力センサ(42)は、第2吸入管(53)の冷媒の圧力値Pを検出する。圧力値Pは、第2圧縮機(22)の吸入側の圧力値を示す。圧力値Pは、第1圧縮機(21)の吐出側の圧力値を示す。圧力値Pは、バイパス逆止弁(29)の流出側の圧力値を示す。
〔制御部〕
図2に示すように、冷凍装置(10)は、制御部(100)を有する。制御部(100)はマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイスとを有する。
制御部(100)は、各種のセンサの信号や外部からの制御信号に基づいて、冷媒回路(20)を制御する。制御部(100)は、第1圧縮機(21)と、第2圧縮機(22)と、四路切換弁(23)と、膨張弁(26)と、インジェクション膨張弁(31)と、各種のセンサとを接続する複数の通信線を含む。
制御部(100)は、少なくとも、第1圧縮機(21)と、第2圧縮機(22)と、四路切換弁(23)と、膨張弁(26)と、インジェクション膨張弁(31)とに制御信号を出力する出力部を有する。制御部(100)は、各センサの検出値が入力される入力部を有する。
〔冷凍装置の運転動作〕
実施形態1の冷凍装置(10)では、第1運転と、第2運転とが行われる。第1運転は、第1加熱運転と、第1冷却運転とを含む。第2運転は、第2加熱運転と、第2冷却運転とを含む。第2運転では、第2圧縮機(22)は高段側圧縮機として機能し、第1圧縮機(21)は低段側圧縮機として機能する。
〈第1加熱運転〉
図3に示すように、第1加熱運転では、利用側熱交換器(27)が凝縮器(放熱器)となり熱源側熱交換器(24)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。具体的には、四路切換弁(23)が第1状態に設定される。膨張弁(26)の開度が適宜調節される。インジェクション膨張弁(31)が全閉状態に設定される。第1圧縮機(21)が停止し、第2圧縮機(22)が駆動する。
第2圧縮機(22)から吐出された冷媒は、四路切換弁(23)を通過し、利用側熱交換器(27)において水に放熱して凝縮する。利用側熱交換器(27)から流出した冷媒は、逆止弁ブリッジ(25)を通過し、主液管(55)を流れる。主液管(55)を流れる冷媒は、膨張弁(26)により減圧され、再び逆止弁ブリッジ(25)を通過した後、熱源側熱交換器(24)において蒸発する。熱源側熱交換器(24)から流出した冷媒は、四路切換弁(23)とアキュムレータ(28)とバイパス配管(PB)とを順に通過し、第2圧縮機(22)に吸入されて圧縮される。
〈第2加熱運転〉
図4に示すように、第2加熱運転では、利用側熱交換器(27)が凝縮器(放熱器)となり熱源側熱交換器(24)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。具体的には、四路切換弁(23)が第1状態に設定される。膨張弁(26)の開度と、インジェクション膨張弁(31)の開度とが適宜調節される。第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)の両方が駆動する。
第2圧縮機(22)から吐出された冷媒は、四路切換弁(23)を通過し、利用側熱交換器(27)において水に放熱して凝縮する。利用側熱交換器(27)から流出した冷媒は、逆止弁ブリッジ(25)を通過し、主液管(55)を流通する。主液管(55)を流通する冷媒は、中間熱交換器(40)の第3流路(40a)において、第4流路(40b)を流れる冷媒に放熱して過冷却される。その後、主液管(55)を流れる冷媒の一部は、インジェクション配管(PJ)に流入し、残りの冷媒は主液管(55)の膨張弁(26)により減圧される。
減圧された冷媒は、逆止弁ブリッジ(25)を通過し、熱源側熱交換器(24)において蒸発する。熱源側熱交換器(24)から流出した冷媒は、四路切換弁(23)とアキュムレータ(28)とを順に通過し、第1圧縮機(21)に吸入されて圧縮される。第1圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入されて圧縮される。
一方、インジェクション配管(PJ)に流入した冷媒は、インジェクション膨張弁(31)により減圧され、中間熱交換器(40)の第4流路(40b)において第3流路(40a)を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。その後、インジェクション配管(PJ)を流れる冷媒は、第2圧縮機(22)の第2吸入管(53)に導入される。
〈第1冷却運転〉
図5に示すように、第1冷却運転では、熱源側熱交換器(24)が凝縮器(放熱器)となり利用側熱交換器(27)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。具体的には、四路切換弁(23)が第2状態に設定される。膨張弁(26)の開度が適宜調節される。インジェクション膨張弁(31)が全閉状態に設定される。第1圧縮機(21)が停止し、第2圧縮機(22)が駆動する。
第2圧縮機(22)から吐出された冷媒は、四路切換弁(23)を通過し、熱源側熱交換器(24)において凝縮する。熱源側熱交換器(24)から流出した冷媒は、逆止弁ブリッジ(25)を通過し、主液管(55)を流れる。主液管(55)を流れる冷媒は、膨張弁(26)により減圧され、再び逆止弁ブリッジ(25)を通過した後、利用側熱交換器(27)において水から吸熱して蒸発する。利用側熱交換器(27)から流出した冷媒は、四路切換弁(23)とアキュムレータ(28)とバイパス配管(PB)とを順に通過し、第2圧縮機(22)に吸入されて圧縮される。
〈第2冷却運転〉
図6に示すように、第2冷却運転では、熱源側熱交換器(24)が凝縮器(放熱器)となり利用側熱交換器(27)が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。具体的には、四路切換弁(23)が第2状態に設定される。膨張弁(26)の開度と、インジェクション膨張弁(31)の開度とが適宜調節される。第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)の両方が駆動する。
第2圧縮機(22)から吐出された冷媒は、四路切換弁(23)を通過し、熱源側熱交換器(24)において凝縮する。熱源側熱交換器(24)から流出した冷媒は、逆止弁ブリッジ(25)を通過し、主液管(55)を流通する。主液管(55)を流通する冷媒は、中間熱交換器(40)の第3流路(40a)において、第4流路(40b)を流れる冷媒に放熱して過冷却される。その後、主液管(55)を流れる冷媒の一部は、インジェクション配管(PJ)に流入し、残りの冷媒は主液管(55)の膨張弁(26)により減圧される。
減圧された冷媒は、逆止弁ブリッジ(25)を通過し、利用側熱交換器(27)において水から吸熱して蒸発する。利用側熱交換器(27)から流出した冷媒は、四路切換弁(23)とアキュムレータ(28)とを順に通過し、第1圧縮機(21)に吸入されて圧縮される。第1圧縮機(21)から吐出された冷媒は、第2圧縮機(22)に吸入されて圧縮される。
一方、インジェクション配管(PJ)に流入した冷媒は、インジェクション膨張弁(31)により減圧され、中間熱交換器(40)の第4流路(40b)において第3流路(40a)を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。その後、インジェクション配管(PJ)を流れる冷媒は、第2圧縮機(22)の第2吸入管(53)に導入される。
−第2運転起動時における課題−
冷凍装置(10)のシステムの停止中や、第1運転の実行中において、外気温度が比較的低いと、停止している第1圧縮機(21)の吸入側の冷媒の圧力も比較的低くなっている場合がある。このような場合、第1圧縮機(21)の圧縮比が一定であると、第2運転開始時において第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧の絶対値は比較的小さくなる。そのため、バイパス逆止弁(29)も流入側と流出側との差圧の絶対値も比較的小さくなり、第2運転が開始されても、第1吸入管(51)を流れる冷媒はバイパス配管(PB)を介して第2圧縮機(22)に吸入される。
この状態が継続されると、第1圧縮機(21)の差圧はより上昇しにくく、第1圧縮機(21)が通常の回転数に達しても、バイパス逆止弁(29)が閉じないままとなる。バイパス逆止弁(29)の閉じない状態が継続されると、第2運転開始後も一部の冷媒はバイパス配管(PB)を経由して第2圧縮機(22)に吸引され続けるため、第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)とによる冷媒の二段圧縮を実現できない。その結果、冷凍装置(10)の能力が低下する問題が生じる。特に、第1圧縮機(21)の方が第2圧縮機(22)よりも圧縮比が小さいため、この問題は顕著に生じ得る。
本実施形態の冷凍装置(10)は、このような課題を考慮し、第2運転開始以降に、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを抑制する。具体的に、冷凍装置(10)の制御部(100)は、第1制御を実行する。第1制御は、第2運転開始前または第2運転開始時に、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧を増大させる制御である。
本実施形態では、制御部(100)は、第1動作および第2動作において、第1制御を実行する。第1動作では、第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)の停止状態から第2運転を開始する前に、第1制御が実行される。第2動作では、第1運転から第2運転に切り換える前に、第1制御が実行される。
〈第1動作〉
第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)の停止中において、制御部(100)に第2運転を実行させる運転指令が入力されると、以下の第1動作が行われる。
制御部(100)は、第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)の停止状態から第2運転を開始する前に、第1制御として第1圧縮機(21)を駆動させる。制御部(100)は、第1制御により第1圧縮機(21)が駆動する間、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧が所定値以上になると、第2運転を実行させる。第1動作における第1制御について、図7を参照しながら具体的に説明する。
ステップST11では、冷凍装置(10)のシステムが停止した状態において、制御部(100)は、第1制御を実行する。具体的に、制御部(100)は、四路切換弁(23)を第1状態に切り換える。制御部(100)は、第2圧縮機(22)を停止状態にし、第1圧縮機(21)を駆動させる。制御部(100)は、膨張弁(26)の開度を適宜調節し、インジェクション膨張弁(31)を全閉状態に設定する。
第1制御が実行されると、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が増大する。これに伴い、バイパス逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧も増大する。第1制御実行後、ステップST12が実行される。
ステップST12では、制御部(100)は、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧であるΔPが、所定値であるΔP以上であるか否かを判定する。具体的に、制御部(100)は、第1圧力センサ(41)が検出する圧力値Pと、第2圧力センサ(42)が検出する圧力値Pとの差からΔPを求める。制御部(100)は、ΔPがΔP以上であるか否かを判定する。圧力値Pは、バイパス逆止弁(29)の流入側の圧力を示し、圧力値Pは、バイパス逆止弁(29)の流出側の圧力を示す。そのため、バイパス逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧もΔPとなる。このことにより、ΔP≧ΔPであれば、バイパス逆止弁(29)の弁を閉じることができる。
ΔP≧ΔPであると判定されると、ステップST13が実行される。一方、ΔPがΔP未満であると判定されると、バイパス逆止弁(29)の弁は閉まらないため、再度ステップST11が実行される。
ステップST13では、制御部(100)は、第2運転を開始する。具体的に、制御部(100)は、第2圧縮機(22)を駆動させる。第2運転の開始時には、上述した第1制御により、バイパス逆止弁(29)の流出側と流入側との差圧が増大している。そのため、第2運転開始以降、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを抑制できる。
〈第2動作〉
第1運転から第2運転に切り換える前に、制御部(100)に第2運転を実行させる運転指令が入力されると、以下の第2動作が行われる。制御部(100)は、第1運転から第2運転に切り換える前に、第1制御として第2圧縮機(22)の回転数を低下させる。制御部(100)は、第1制御により第2圧縮機(22)の回転数が低下する間、第2圧縮機(22)の吸入側の冷媒の圧力を示す指標が所定値以上になると、第2運転を実行させる。第2動作における第1制御について、図8を参照しながら具体的に説明する。
ステップST21では、制御部(100)は、第1運転を開始させる。具体的に、制御部(100)は、四路切換弁(23)を第1状態に切り換える。制御部(100)は、第2圧縮機(22)を停止状態にし、第1圧縮機(21)を駆動させる。制御部(100)は、膨張弁(26)の開度を適宜調節し、インジェクション膨張弁(31)を全閉状態に設定する。第1運転開始後、ステップST22が実行される。
ステップST22では、制御部(100)は、第1制御を実行する。具体的に、制御部(100)は、第2圧縮機(22)の回転数を低下させる。第1制御により、第2圧縮機(22)の回転数が低下すると、第2圧縮機(22)の吐出側の圧力が上昇する。第2圧縮機(22)の吐出側と第1圧縮機(21)の吸入側との圧力はほぼ同圧である。第1圧縮機(21)は停止しているため、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との圧力はほぼ同圧である。このことにより、第2圧縮機(22)の回転数の低下により、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力も増大する。
ステップST23では、制御部(100)は、圧力値Pが所定の圧力値P以上であるか否かを判定する。第2圧縮機(22)の吸入側の冷媒の圧力を示す指標とは、第2圧力センサ(42)が検出する圧力値Pである。圧力値Pは、第2運転開始(第1圧縮機(21)の駆動)前に圧力値Pが圧力値P以上のとき、第2運転開始(第1圧縮機(21)の駆動)時に、ΔP≧ΔPとなる値である。言い換えると、第2圧縮機(22)の回転数が低下することにより、第2運転開始前にP≧Pとなると、バイパス逆止弁(29)は閉じることができる。
≧Pであると判定されると、ステップST24が実行される。PがP未満であると判定されると、ステップST22が実行される。
ステップST24では、制御部(100)は第2運転を開始する。具体的に、制御部(100)は、第1圧縮機(21)を駆動させる。第2運転の開始時には、上述した第1制御により、バイパス逆止弁(29)の流出側と流入側との差圧が増大している。そのため、第2運転開始以降、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを抑制できる。
−実施形態の効果−
実施形態の特徴(1)では、冷凍装置(10)の冷媒回路(20)は、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側とを繋ぐバイパス配管(PB)と、バイパス配管(PB)に接続され、第1圧縮機(21)の吐出側から吸入側に向かう冷媒の流れを制限する逆止弁(29)とを有する。冷凍装置(10)は、冷媒回路(20)を制御する制御部(100)を備え、該制御部(100)は、第2運転の開始前または開始時に、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧を増大させる第1制御を実行する。
実施形態の特徴(1)によると、第1圧縮機の吸入側と吐出側との差圧が増大すると同時に、バイパス逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧も増大する。そのため、第2運転が開始以降に、バイパス逆止弁(29)が閉まらなくなることを抑制できる。
加えて、第2運転開始後に、冷媒がバイパス配管(PB)を経由して第2圧縮機(22)に吸引されることが抑制される。その結果、第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)とによる冷媒の通常の二段圧縮を実現でき、冷凍装置(10)の能力の低下を抑制できる。
実施形態の特徴(2)では、制御部(100)は、第1圧縮機(21)及び第2圧縮機(22)の停止状態から第2運転を開始する前に、第1制御として第1圧縮機(21)を駆動させる。
実施形態の特徴(2)によると、第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)とが停止している状態から、第1圧縮機(21)が駆動されるため、冷媒は第1圧縮機(21)によって圧縮される。このことにより、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が増大する。この結果、その後の第2運転の開始時において、バイパス逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧を増大させることができる。その結果、第2運転開始以降、バイパス逆止弁(29)が閉まらなくなることを抑制できる。
実施形態の特徴(3)では、制御部(100)は、第1制御により第1圧縮機(21)が駆動する間、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧が所定値以上になると、第2運転を実行させる。
実施形態の特徴(3)によると、第1動作において、第1圧縮機(21)が駆動される間、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧ΔPが、所定値であるΔP以上になると、第2運転を開始できる。バイパス逆止弁(29)の流入側と流出側との差圧がΔP以上に増大すると、バイパス逆止弁(29)は閉じることができる。その結果、第2運転開始以降、バイパス逆止弁(29)が閉まらなくなることを抑制できる。
実施形態の特徴(4)では、制御部(100)は、第1運転から第2運転に切り換える前に、第1制御として第2圧縮機(22)の回転数を低下させる。
実施形態の特徴(4)によると、第2動作において、第2圧縮機(22)の回転数が低下すると、第2圧縮機(22)の吸入側の圧力が上昇すると同時に、第1圧縮機(21)の吐出側の圧力も上昇する。第1運転において、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側とはほぼ同圧であるため、第2運転に切り換える前に、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力を上昇させることができる。このことにより、第2運転が開始された時、第1圧縮機(21)の吐出側の冷媒の圧力は上昇する。その結果、ΔPが増大し、第2運転開始以降に、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを抑制できる。
実施形態の特徴(5)では、制御部(100)は、第1制御により第2圧縮機(22)の回転数が低下する間、第2圧縮機(22)の吸入側の冷媒の圧力を示す指標が所定値以上になると、第2運転を実行させる。
実施形態の特徴(5)によると、第1制御により、第2運転開始前に、第2圧縮機(22)の吸入側の圧力値Pが所定値である圧力値P以上になると、第2運転を開始できる。圧力値Pが圧力値P以上になると、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力値を示すPも圧力値P以上になる。圧力値Pは、ΔPがΔP以上となる値である。このことより、第2運転開始以降に、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを確実に抑制できる。
《実施形態1の変形例1》
図9に示すように、本変形例1の冷凍装置(10)は、第1回転検出部(45)、第2回転検出部(46)、第1温度センサ(47)、および第2温度センサ(48)を有する。これらの検出部(45,46)およびセンサ(47,48)は、通信線により制御部(100)と接続される。
第1回転検出部(45)は、第1圧縮機(21)に設けられる。第1回転検出部(45)は第1圧縮機(21)の回転数を検出する。第1回転検出部(45)は、例えば、第1圧縮機(21)へ供給される電流を検出する電流センサである。該電流センサが検出する電流値に基づいて第1圧縮機(21)の回転数が検出される。
第2回転検出部(46)は、第2圧縮機(22)に設けられる。第2回転検出部(46)は第2圧縮機(22)の回転数を検出する。第2回転検出部(46)は、例えば、第2圧縮機(22)へ供給される電流を検出する電流センサである。該電流センサが検出する電流値に基づいて第2圧縮機(22)の回転数が検出される。
第1温度センサ(47)は、第1吸入管(51)に接続される。第1温度センサ(47)は、第1圧縮機(21)に吸入される冷媒の温度を検出する。
第2温度センサ(48)は、第2吸入管(53)に接続される。第2温度センサ(48)は、第2圧縮機(22)に吸入される冷媒の温度を検出する。
本変形例1の冷凍装置(10)では、制御部(100)に第2運転を実行させる運転指令が入力されると、以下の第3動作が行われる。第3動作では、制御部(100)は、冷凍装置(10)のシステムの停止状態から第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)との両方を同時に駆動させることにより、第2運転を開始させる。制御部(100)は第2運転の開始時に、第1制御を実行する。具体的に、駆動中の第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、第1制御として、第1圧縮機(21)の回転数を変更せず、第2圧縮機(22)の回転数を低下させる。第3動作における第1制御について、図10を参照しながら説明する。
ステップST31では、制御部(100)は、第2運転を開始させる。具体的に、制御部(100)は、四路切換弁(23)を第1状態に切り換える。制御部(100)は、第1圧縮機(21)と第2圧縮機(22)とを駆動させる。制御部(100)は、膨張弁(26)の開度を適宜調節する。第2運転開始後、ステップST32が実行される。
ステップST32では、制御部(100)は、第1制御を実行する。第1制御により、第1圧縮機(21)の回転数は変更されず、第2圧縮機(22)の回転数が低下する。そのため、第1圧縮機(21)の冷媒の流量は変化しないが、第2圧縮機(22)の冷媒の流量は減少する。第2圧縮機(22)の吸入側および第1圧縮機(21)の吐出側の圧力が上昇する。
ステップST33では、制御部(100)は、第2圧縮機(22)の冷媒の流量M2が、第1圧縮機(21)の冷媒の流量M1以下であるか否かを判定する。流量M2が流量M1以下となると、第2圧縮機(22)の吸入側および第1圧縮機(21)の吐出側の圧力が増大し、バイパス逆止弁(29)は閉じることができる。このことにより、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が増大する。流量M1≧流量M2と判定されると、第1制御が解除され通常の動作に移行する。第2圧縮機(22)の回転数は、利用側機器の負荷に応じて調整される。流量M1が流量M2未満であると判定されると、再度ステップST32が実行される。
ここで、制御部(100)は、圧縮機の回転数Nと、押しのけ容積(シリンダ容積)Vと、吸入密度ρとに基づいて、圧縮機の冷媒の流量Mを求める。流量Mは、質量流量である。具体的に、流量Mは、M=N×V×ρにより求められる。
回転数Nは、回転数検出部(45,46)によって求められる。吸入密度は、各圧縮機(21,22)に吸入される冷媒の温度及び圧力によって求められる。押しのけ容積Vは、各圧縮機(21,22)の仕様に応じて予め制御部(100)に設定される。
具体的に、制御部(100)は、第1回転検出部(45)の検出値に基づいて第1圧縮機(21)の回転数N1を求める。制御部(100)は、第1圧力センサ(41)の検出値と第1温度センサ(47)の検出値とに基づいて吸入密度ρ1を求める。制御部(100)は、回転数N1と、吸入密度ρ1と、第1圧縮機(21)の押しのけ容積V1とに基づいて第1圧縮機(21)の冷媒の流量M1を求める。
制御部(100)は、第2回転検出部(46)の検出値に基づいて第2圧縮機(22)の回転数N2を求める。制御部(100)は、第2圧力センサ(42)の検出値と第2温度センサ(48)の検出値とに基づいて吸入密度ρ2を求める。制御部(100)は、回転数N2と、吸入密度ρ2と、第2圧縮機(22)の押しのけ容積V2とに基づいて第2圧縮機(22)の冷媒の流量M2を求める。
本変形例によると、第3動作において、第1圧縮機(21)の回転数を変更することなく、第2圧縮機(22)を流れる冷媒の流量を、第1圧縮機(21)を流れる流量以下とすることができる。第2圧縮機(22)の回転数を制御するだけでよいので、第1制御を簡便に実行できる。
加えて、第1制御により、第1圧縮機(21)の流量が第2圧縮機(22)と同等流量以上になるまでの時間を短縮できる。このことにより、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧ΔPをすみやかにΔP以上にすることができる。その結果、第2運転開始以降、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを抑制できる。
《実施形態の変形例2》
実施形態の変形例2では、第1動作における第1制御後の判定方法が上記実施形態と異なる。具体的に、図11を参照しながら説明する。
ステップST41では、制御部(100)は、実施形態1のステップST11と同様の第1制御を実行する。
ステップST42では、制御部(100)は、第1圧縮機(21)が駆動される時間が所定時間を超えたか否かを判定する。第1圧縮機(21)が駆動される時間が所定時間を超えると、第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が増大する。制御部(100)が、所定時間を経過したと判定した場合、ステップST43が実行される。制御部(100)が所定時間を経過していないと判定した場合、再度ステップST42が実行される。
ステップST43では、制御部(100)は、実施形態1のステップST13と同様に、第2圧縮機(22)を駆動させて第2運転を実行させる。
本変形例では、制御部(100)は、第1圧縮機(21)が駆動後、所定時間を経過したか否かを判定される。第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧ΔPを検出する必要がないため、第2運転開始以降、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを簡便に抑制できる。
《実施形態の変形例3》
実施形態の変形例3に係る第1制御は、第2動作における上記実施形態の第1制御と異なる。本変形例では、制御部(100)は、第1運転から第2運転に切り換わる前に、第1制御として、インジェクション機構(30)により冷媒を第1圧縮機(21)の吐出側と第2圧縮機(22)の吸入側との間に導入する。具体的に、図12を参照しながら説明する。
ステップST51では、制御部(100)は、実施形態1のステップST21と同様に第1運転を実行させる。
ステップST52では、制御部(100)は、第1制御を実行する。第1制御により、インジェクション膨張弁(31)の開度が調節される。第1運転において、主液管(55)を流れる冷媒の一部は、インジェクション配管(PJ)に流入し、インジェクション膨張弁(31)により減圧される。減圧された冷媒は中間熱交換器(40)で熱交換された後、第2吸入管(53)に流入する。このことで、第1運転において第2圧縮機(22)の吸入側の圧力が上昇すると同時に、第1圧縮機(21)の吸入側の圧力も上昇する。
ステップST53では、制御部(100)は、実施形態1のステップST23と同様に、第1圧力センサ(41)の検出値PがP以上であるか否かを判定する。
ステップST54では、制御部(100)は、実施形態1のステップST24と同様に第2運転を実行させる。
本変形例では、インジェクション膨張弁(31)を開けることにより、インジェクション配管(PJ)から冷媒を第2吸入管(53)にインジェクションできる。このことにより、第1運転から第2運転に切り換わる前に、簡便に第1圧縮機(21)の吸入側の冷媒の圧力を上昇させることができる。
《実施形態の変形例4》
実施形態の変形例4に係る冷凍装置(10)は、外気温を検出する外気温度センサ(図示省略)を有する。外気温度センサは、通信線により制御部(100)と接続されている。
本変形例の第1制御は、第1動作から第3動作における上記実施形態の第1制御と異なる。以下では、第1動作において本変形例に係る第1制御について、図13を参照しながら説明する。
ステップST61では、制御部(100)は外気温度センサが検出した温度値Tが所定値であるT以下であるか否かを判定する。ここで、外気温度センサで検出した温度値Tが比較的低い状態において、第2運転を行うと、第1圧縮機(21)に吸入される冷媒の圧力(蒸発圧力)が低くなる。この状態では、第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧は比較的低くなるため、バイパス逆止弁(29)が閉じなくなる。従って、温度値Tが所定値T以下であると判定されたとき、ステップST61において第1制御が実行される。温度値Tが所定値Tより高いと判定されたとき、ステップST63が実行される。
ステップST62では、制御部(100)は、実施形態1のステップST11と同様に、第1制御を実行する。
ステップST63では、制御部(100)は、実施形態1のステップST12と同様に、ΔPがΔP以上であるか否かを判定する。
ステップST64では、制御部(100)は、実施形態1のステップST13と同様に、第2運転を開始する。
本変形例によると、外気温が所定の温度以下において、第1制御を行うことにより、第2運転開始時の第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側との差圧が小さくなることを抑制できる。このことにより、第2運転開始以降にバイパス逆止弁(29)が閉じなくなることを確実に抑制できる。
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
第1動作において、制御部(100)はステップST12における判定を行わなくてもよい。具体的に、制御部(100)は、第1制御を実行した後(ステップST11)、第2圧縮機(22)を駆動させてもよい(ステップST13)。
第3動作のステップST32において、制御部(100)は、第2運転の開始時に、第1制御として、駆動中の第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)の少なくとも一方の回転数を調節してもよい。
例えば、制御部(100)は、第2圧縮機(22)の回転数を変更せず、第1圧縮機(21)の回転数を上昇させてもよい。第1圧縮機(21)の回転数のみを調節すればよいので簡便に第1制御を実行できる。
また、制御部(100)は、第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)の両方の回転数を調節してもよい。この場合、制御部(100)は、第1圧縮機(21)の回転数を上昇させ、第2圧縮機(22)の回転数を低減させるように調節する。このことにより、より短時間で第2圧縮機(22)の冷媒の流量M2が第1圧縮機(21)の冷媒の流量M1以下とすることができる。
実施形態の変形例2において、制御部(100)は、第2運転の開始時に第1制御を実行してもよい。
実施形態の変形例3において、制御部(100)は、第2動作および第3動作においても外気温が所定値以下であるとき第1制御を実行してもよい。
実施形態の変形例1において、第1制御は、第1圧縮機(21)を駆動させてから第2圧縮機(22)を駆動させる第2運転開始時に第1制御を行ってもよい。
冷凍装置(10)は、第1圧縮機(21)の吸入側の冷媒温度を検出する第1温度センサ(図示省略)、および第1圧縮機(21)の吐出側(第2圧縮機(22)の吸入側)の冷媒温度を検出する第2温度センサ(図示省略)を備えていてもよい。第1圧縮機(21)の吸入側の圧力値Pは、第1温度センサに検出される温度に相当する飽和圧力に基づいて求めてもよい。第1圧縮機(21)の吐出側および第2圧縮機(22)の吸入側の圧力値Pは、第2温度センサに検出される温度に相当する飽和圧力に基づいて求めてもよい。
第1圧縮機(21)および第2圧縮機(22)は、ロータリ式の圧縮機であってもよいし、揺動ピストン式の圧縮機であってもよいし、ターボ式の圧縮機であってもよいし、その他の圧縮機であってもよい。
第1回転検出部(45)及び第2回転検出部(46)はそれぞれ、圧縮機(21,22)のトルク値を検出する装置であってもよいし、圧縮機(21,22)の回転数を検出する装置であってもよい。
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
以上説明したように、本開示は、冷凍装置について有用である。
20 冷媒回路
21 第1圧縮機
22 第2圧縮機
PB バイパス配管
29 バイパス逆止弁(逆止弁)
30 インジェクション機構
100 制御部

Claims (11)

  1. 第1圧縮機(21)と、該第1圧縮機(21)の吐出側に接続される第2圧縮機(22)とを含み、前記第1圧縮機(21)が停止し第2圧縮機(22)が駆動される冷凍サイクルを行う第1運転と、前記第1圧縮機(21)と前記第2圧縮機(22)とが駆動される冷凍サイクルを行う第2運転とを切り換え可能な冷媒回路(20)と、
    前記冷媒回路(20)を制御する制御部(100)とを備え、
    前記冷媒回路(20)は、
    前記第1圧縮機(21)の吸入側と吐出側とを繋ぐバイパス配管(PB)と、
    前記バイパス配管(PB)に接続され、前記第1圧縮機(21)の吐出側から吸入側に向かう冷媒の流れを制限する逆止弁(29)とを有し、
    前記制御部(100)は、前記第2運転の開始前または開始時に、前記第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧を増大させる第1制御を実行することを特徴とする冷凍装置。
  2. 請求項1において、
    前記制御部(100)は、前記第1圧縮機(21)及び前記第2圧縮機(22)の停止状態から前記第2運転を開始する前に、前記第1制御として前記第1圧縮機(21)を駆動させることを特徴とする冷凍装置。
  3. 請求項2において、
    前記制御部(100)は、前記第1制御により前記第1圧縮機(21)が駆動する間、前記第1圧縮機(21)の吐出側と吸入側との差圧が所定値以上になると、前記第2運転を実行させることを特徴とする冷凍装置。
  4. 請求項2において、
    前記制御部(100)は、
    前記第1制御により前記第1圧縮機(21)が駆動する時間が所定時間を越えると、前記第2運転を実行させることを特徴とする冷凍装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1つにおいて、
    前記制御部(100)は、前記第1運転から前記第2運転に切り換える前に、前記第1制御として前記第2圧縮機(22)の回転数を低下させることを特徴とする冷凍装置。
  6. 請求項5において、
    前記制御部(100)は、前記第1制御により前記第2圧縮機(22)の回転数が低下する間、
    該第2圧縮機(22)の吸入側の冷媒の圧力を示す指標が所定値以上になると、前記第2運転を実行させることを特徴とする冷凍装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1つにおいて、
    前記制御部(100)は、前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、駆動中の前記第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の前記第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、前記第1圧縮機(21)および前記第2圧縮機(22)の少なくとも一方の回転数を調節することを特徴とする冷凍装置。
  8. 請求項7において、
    前記制御部(100)は、前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、駆動中の前記第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の前記第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、前記第1圧縮機(21)の回転数を変更せず、前記第2圧縮機(22)の回転数を低下させることを特徴とする冷凍装置。
  9. 請求項7において、
    前記制御部(100)は、
    前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、駆動中の前記第2圧縮機(22)の冷媒の流量が、駆動中の前記第1圧縮機(21)の冷媒の流量以下となるように、前記第2圧縮機(22)の回転数を変更せず、前記第1圧縮機(21)の回転数を上昇させることを特徴とする冷凍装置。
  10. 請求項1〜9のいずれか1において、
    前記冷媒回路(20)は、
    前記第1圧縮機(21)の吐出側と前記第2圧縮機(22)の吸入側との間に冷媒を導入するインジェクション機構(30)を有し、
    前記制御部(100)は、前記第1運転から前記第2運転に切り換わる前、又は前記第2運転の開始時に、前記第1制御として、前記インジェクション機構(30)により冷媒を前記第1圧縮機(21)の吐出側と前記第2圧縮機(22)の吸入側との間に導入することを特徴とする冷凍装置。
  11. 請求項1〜10のいずれか1つにおいて、
    前記制御部(100)は、外気温が所定値以下であるとき、前記第1制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
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