WO2023170848A1 - 冷凍サイクル装置の制御装置、室外ユニットおよび冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Definitions
- the compressor 1 compresses the refrigerant taken in from the evaporator 4 side and discharges it to the radiator 2 side.
- the operating frequency of the compressor 1 can be arbitrarily changed by inverter control.
- the compressor 1 is configured to adjust its rotational speed in accordance with a control signal from a control device 8, which will be described later. By adjusting the rotational speed of the compressor 1, the amount of refrigerant circulated can be adjusted, and the capacity of the refrigeration cycle device can be adjusted.
- the compressor 1 can be of various types, such as a scroll type, rotary type, or screw type.
- the refrigerant circuit forms a circulation path through which refrigerant flows through the compressor 1, radiator 2, expansion valve 3, and evaporator 4.
- the arrows in FIG. 1 indicate the flow of refrigerant.
- this circulation channel will also be referred to as the "main circuit.”
- refrigerant circuit parts such as a receiver or expansion valve, a temperature sensor that detects the temperature of each part of the main circuit, and a pressure sensor that detects the pressure of each part of the main circuit. good.
- the refrigeration cycle device may be provided with an injection circuit, a bypass circuit, and the like branched from the main circuit as necessary.
- the injection circuit is a circuit whose purpose is to cool the gas refrigerant discharged from the compressor 1.
- FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the control device shown in FIG. 1.
- the control device 8 includes an operation control section 81 , a conversion section 82 , a storage section 83 , a determination section 84 , and a calculation section 85 .
- the operation control unit 81 performs cooling operation based on the detected values of the outside air temperature sensor 5 and the suction pressure sensor 6. In normal control, the operation control unit 81 performs an operation to control the operating frequency of the compressor 1 so that the evaporation temperature becomes the evaporation temperature target value.
- the operating frequency of the compressor 1 is set, for example, based on the cooling load.
- the operating frequency of the compressor 1 is set higher as the temperature difference between the evaporation temperature and the evaporation temperature target value is larger, and is set lower as the temperature difference between the evaporation temperature and the evaporation temperature target value is smaller. Ru.
- the storage unit 83 stores the compressor ON value and compressor OFF value predetermined for each evaporation temperature target value, the maximum operating frequency of the compressor, the minimum operating frequency of the compressor, and the low outside air condition. A determination threshold value and a determination threshold value for ultra-low outside air conditions are stored.
- the maximum frequency in use is the maximum frequency necessary for the compressor 1 to operate safely without failure.
- the minimum operating frequency of the compressor is the minimum frequency necessary for the compressor 1 to operate safely without failure.
- the storage unit 83 can store not only the above-mentioned various data but also all the contents related to the control of the refrigeration cycle device shown in FIG. 1 .
- the compressor OFF value stored in the storage unit 83 is a compressor OFF value for normal control, and is a value set according to the evaporation temperature target value as described above.
- the compressor OFF value for normal control is set to a temperature moderately lower than the evaporation temperature target value.
- the compressor ON value for normal control is set to a value higher than the compressor OFF value and lower than the evaporation temperature target value, and specifically set to, for example, an intermediate value between these values.
- the evaporation temperature target value is, for example, -5°C
- the compressor OFF value for normal control is set to, for example, -15°C
- the compressor ON value for normal control is set, for example, to -10°C. be done.
- the determination threshold for ultra-low outside air conditions (hereinafter referred to as ultra-low outside air condition threshold) is, for example, -15°C. When the outside air temperature is less than -15°C, it is determined that the outside air temperature satisfies the extremely low outside air condition.
- the determination threshold value for the ultra-low outside air condition only needs to be lower than the determination threshold value for the low outside air condition, and the numerical value does not matter.
- a case where the outside air temperature satisfies the ultra-low outside air condition may be referred to as an ultra-low outside air environment.
- the processing circuit 80 may be implemented using, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate). Array) or a combination of these.
- the functions of the operation control section 81, the conversion section 82, the storage section 83, the determination section 84, and the calculation section 85 may be realized by separate processing circuits 80, or the functions of these means may be realized by a single processing circuit. It may be realized by the processing circuit 80.
- FIG. 4 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the control device shown in FIG.
- the control device 8 has a processor 80a and a memory 80b, as shown in FIG. 3.
- the functions of the operation control section 81, the conversion section 82, the storage section 83, the determination section 84, and the calculation section 85 are realized by the processor 80a and the memory 80b.
- FIG. 5 is a control flowchart in a refrigeration cycle device of a comparative example.
- the control shown in FIG. 5 is performed when the outside air temperature during operation corresponds to a low outside air condition of less than 0°C.
- FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of the compressor OFF value in the control of FIG. 5.
- other conditions are conditions other than the ultra-low outside air condition and the low outside air condition.
- the evaporation temperature target value is -5°C and the compressor OFF value for normal control is -15°C.
- the compressor OFF value is a value for normal control.
- the refrigeration cycle device performs normal control (step ST1).
- normal control the refrigeration cycle device performs an operation in which the operating frequency of the compressor is controlled so that the evaporation temperature becomes the evaporation temperature target value.
- the refrigeration cycle device performs thermo-on and thermo-off based on the compressor OFF value without using the compressor ON value.
- step ST3 If the evaporation temperature is higher than the compressor OFF value (step ST3: NO), the refrigeration cycle device continues to operate the compressor (step ST4). If the evaporation temperature is equal to or lower than the compressor OFF value (step ST3: YES), the refrigeration cycle device stops the operation of the compressor (step ST5). The evaporation temperature rises when the compressor stops operating, and the refrigeration cycle device maintains the condition that the evaporation temperature>compressor OFF value (hereinafter referred to as the first condition) and after the compressor stops operating, the evaporation temperature rises, and after the compressor stops operating, the evaporation temperature rises. 3 minutes) have elapsed (hereinafter referred to as the second condition) (step ST6).
- the first condition the condition that the evaporation temperature>compressor OFF value
- step ST6 determines that at least one of the first condition and the second condition is not satisfied (step ST6: NO)
- the process returns to step ST5 and continues to stop the operation of the compressor.
- step ST6: YES determines that both the first condition and the second condition are satisfied (step ST6: YES)
- the process returns to step ST1 and resumes normal control. That is, the refrigeration cycle device restarts the operation of the compressor and controls the operating frequency of the compressor to a value corresponding to the temperature difference between the evaporation temperature and the target evaporation temperature.
- the following control shown in FIG. 7 is performed when the outside air temperature falls under the low outside air condition.
- This determination is made by the determination unit 84 of the control device 8.
- the determining unit 84 compares the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 5 with the low outside air condition threshold stored in the storage unit 83, and determines that the outside air condition falls under the low outside air condition when the outside air temperature is lower than the low outside air condition threshold. do.
- the control device 8 performs normal control in step ST11 in FIG. 7 .
- the control device 8 When the outside air temperature deviates from the low outside air condition, that is, when the outside air temperature becomes equal to or higher than the low outside air condition threshold, the control device 8 exits the flowchart of FIG. Normal control is performed when a condition other than the condition (corresponding to "other conditions" in FIG. 8 below) is met. That is, the control device 8 performs an operation to control the operating frequency of the compressor 1 so that the evaporation temperature becomes the evaporation temperature target value, and also controls the thermostat on based on the compressor ON value and the compressor OFF value for normal control. and perform thermo-off.
- the operation control unit 81 stops the compressor 1 when the evaporation temperature becomes equal to or lower than the compressor OFF value, and after the operation of the compressor 1 is stopped, the evaporation temperature of the evaporator changes to the compression Control is performed to restart the operation of the compressor 1 when the value is higher than the machine OFF value and a preset time has elapsed.
- the evaporation temperature target value is -5°C
- the compressor OFF value is -15°C
- the ultra-low outside air condition threshold is -15°C.
- FIG. 8 shows an example in which the compressor OFF value for normal control is -15°C, the compressor OFF value for ultra-low outside air environment is -35°C, and the ultra-low outside air condition threshold is -15°C. ing.
- the compressor OFF value for the ultra-low outside air environment is set here to a temperature obtained by subtracting, for example, 20° C. from the ultra-low outside air condition threshold.
- the compressor OFF value for ultra-low outside air environment needs to be less than the lower limit of outside air temperature.
- the outside air temperature lower limit is the lower limit of the outside air temperature when the outdoor unit 10 is used, and is a preset value. That is, the outside air temperature lower limit is a lower limit of outside air temperature necessary for safely operating the refrigeration cycle device without failure.
- the outside air temperature lower limit is a temperature lower than the ultra-low outside air condition threshold (for example, ⁇ 25° C.).
- the compressor OFF value for the ultra-low outside air environment may be any numerical value as long as it is less than the lower limit of the outside air temperature.
- step ST15 the determination unit 84 determines whether the evaporation temperature is equal to or lower than the compressor OFF value for the ultra-low outside air environment (step ST16). If the determination unit 84 determines that the evaporation temperature is higher than the compressor OFF value for ultra-low outside air environment (step ST16: NO), the operation control unit 81 continues to operate the compressor 1 at the minimum frequency. (Step ST17).
- Embodiment 1 it is possible to prevent the compressor 1 from continuing its stopped state without restarting its operation. Therefore, when the refrigeration cycle device of Embodiment 1 is used in an ultra-low outside air condition and a low-temperature controlled environment, it is possible to suppress the temperature inside the refrigerator from increasing and maintain the temperature inside the refrigerator appropriately.
- the operation control unit 81 also performs the processing in steps ST20 to S23 when the determination unit 84 determines in step ST13 that the outside air temperature is equal to or higher than the ultra-low outside air condition threshold (step ST13: NO). That is, when the outside air temperature corresponds to the low outside air condition, the operation control unit 81 performs control using the compressor OFF value for normal control, so that the inside of the refrigerator can be prevented from becoming too cold.
- the determination in step ST14 is made using the outside air temperature, but the determination may be made using the evaporation temperature target value or the compressor OFF value, or both may be used. You may judge. In other words, the determination may be made based on whether one or both of the evaporation temperature target value and the compressor OFF value are lower than threshold values set correspondingly.
- the determination is made based on whether the evaporation temperature target value is lower than, for example, -30°C.
- the compressor OFF value the determination is made based on whether the compressor OFF value is lower than, for example, -32°C.
- the compressor OFF value here is a compressor OFF value for normal control.
- the condition for starting the operation of the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 7 is that the outside air temperature falls under the low outside air condition, but the following may be used.
- an input section such as a switch may be provided inside the control device 8 or the outdoor unit 10, and the setting of this input section may be taken into consideration to determine whether to start the operation shown in the flowchart shown in FIG. Specifically, only when the setting of the input unit is ON and the outside air temperature corresponds to the low outside air condition, the refrigeration cycle device performs the operation of the flowchart shown in FIG. 7. On the other hand, when the setting of the input section is OFF, the refrigeration cycle apparatus does not start the operation of the flowchart shown in FIG. 7 even if the outside air temperature falls under the low outside air condition.
- FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the refrigeration cycle device according to the first embodiment.
- the compressor 1 and the radiator 2 are installed as separate units.
- the refrigeration cycle device includes a first outdoor unit 10A including a compressor 1 and a second outdoor unit 10B including a radiator 2.
- the first outdoor unit 10A and the second outdoor unit 10B are connected by an extension pipe 20a and an extension pipe 20b. Even if the refrigeration cycle device has the configuration shown in FIG. 11, the same effects as described above can be obtained.
- the operation control unit 81 performs normal control when the outside air temperature corresponds to a preset low outside air condition, and after the evaporation temperature reaches the evaporation temperature target value, the outside air temperature is lower than the low outside air condition.
- the compressor OFF value is replaced with a value that is less than the preset outside air temperature lower limit.
- the threshold value is a value lower than the evaporation temperature target value and lower than the ultra-low outside air condition threshold, which is the determination threshold for the ultra-low outside air condition.
- the operation control unit 81 continues to operate the compressor 1 if the evaporation temperature is higher than the replaced compressor OFF value. After replacing the compressor OFF value, the operation control unit 81 stops the operation of the compressor 1 if the evaporation temperature is equal to or lower than the replaced compressor OFF value. After stopping the operation of the compressor 1, the operation control unit 81 sets the first condition "evaporation temperature>compressor OFF value after replacement" and the preset setting time after stopping the operation of the compressor 1. If both of the second conditions are met, or if the evaporation temperature exceeds the first threshold, which is higher than the compressor OFF value after replacement and lower than the ultra-low outside air condition threshold, the compressor Resume operation of step 1. Specifically, the low temperature control environment threshold is a compressor OFF value for normal control, or a compressor ON value for normal control that is higher than the compressor OFF value and lower than the evaporation temperature target value.
- the operation control unit 81 continues the operation of the compressor 1 when the outside air temperature corresponds to the ultra-low outside air condition, is equal to or higher than the low temperature control environment threshold, and the evaporation temperature is higher than the compressor OFF value for normal control. .
- the operation control unit 81 controls the operation of the compressor 1 when the outside air temperature corresponds to the low outside air condition and does not correspond to the ultra-low outside air condition, and when the evaporation temperature is higher than the compressor OFF value for normal control. Continue driving.
- control device 8 performs the same operation as in the comparative example when the outside air condition corresponds to the low outside air condition and does not correspond to the ultra-low outside air condition. Therefore, the control device 8 can reduce the storage temperature by uniformly replacing the compressor OFF value with a value less than the lower limit of the outside air temperature regardless of whether the outside air condition corresponds to a low outside air condition or a very low outside air condition. Prevents the inside from getting too cold.
- the operation control unit 81 determines whether "the outside air temperature corresponds to the ultra-low outside air condition, is equal to or higher than the low temperature control environment threshold, and the evaporation temperature is equal to or lower than the compressor OFF value for normal control" or "when the outside air temperature is low". If the outside air condition is met, but the ultra-low outside air condition is not met, and the evaporation temperature is below the compressor OFF value for normal control, the operation of the compressor 1 is stopped. After the operation of the compressor 1 is stopped, the operation control unit 81 sets a third condition that is "evaporation temperature>compressor OFF value for normal control" and a preset setting time after the operation of the compressor 1 is stopped.
- Embodiment 2 the control performed by the control device 8 is partially different from the first embodiment, and the configuration of the compressor 1 is different from the first embodiment due to the different control.
- the differences between the second embodiment and the first embodiment will be mainly explained.
- the refrigeration cycle device of the second embodiment when replacing the compressor OFF value with the compressor OFF value for ultra-low outside air environment in the process of step ST15a, the compressor operating frequency is not changed, and the normal control Continue operation at the same compressor operating frequency. That is, the refrigeration cycle device of the second embodiment operates with the operating frequency of the compressor 1 fixed.
- Embodiment 1-2 above should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive.
- the scope of the present disclosure is not limited to the above description, but is indicated by the scope of the claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all changes within the scope of the claims.
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Abstract
冷凍サイクル装置の制御装置の運転制御部は、蒸発温度が蒸発温度目標値に到達して以降、外気温度が低外気条件よりも低い超低外気条件に該当し、且つ、低温制御環境閾値よりも低い場合、圧縮機OFF値を、あらかじめ設定された外気温度下限値未満の値に置き換える。低温制御環境閾値は、蒸発温度目標値よりも低く、且つ、超低外気条件の判定閾値である超低外気条件閾値よりも低い値である。運転制御部は、圧縮機OFF値を置き換えた後、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値よりも高い場合、圧縮機の運転を継続する。運転制御部は、圧縮機OFF値を置き換えた後、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値以下の場合、圧縮機の運転を停止する。運転制御部は、圧縮機の運転を停止後、「蒸発温度>置き換え後の圧縮機OFF値」である第1条件と、「圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間が経過」した第2条件の両方を満たす場合、または、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値より高く、超低外気条件閾値よりも低い温度である第1閾値以上となった場合、圧縮機の運転を再開する。
Description
本開示は、低外気温の環境で用いられる冷凍サイクル装置の制御装置、室外ユニットおよび冷凍サイクル装置に関する。
従来、蒸発器を備えた室内ユニットと、圧縮機、放熱器および膨張弁を備えた室外ユニットとを備えた冷凍サイクル装置がある。この種の冷凍サイクル装置では、低外気温時に運転する場合、低負荷となるため、圧縮機の最小周波数での運転でも冷凍能力が余り、圧縮機の発停回数が増加する。これを改善するため、蒸発器に流れる冷媒量を減らすことで冷凍能力を下げるようにして、圧縮機の発停回数を低減させ、庫内を適正な温度に保つようにした冷凍サイクル装置がある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1では、外気温度が低外気よりもさらに温度が低い超低外気条件に該当する場合について検討されておらず、超低外気条件において庫内を狙った温度に維持できるか不明である。
本開示はこのような点を鑑みなされたもので、低外気よりもさらに外気温度が低い超低外気条件において庫内を狙った温度に維持することが可能な冷凍サイクル装置の制御装置、室外ユニットおよび冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本開示に係る冷凍サイクル装置の制御装置は、圧縮機と蒸発器とを含む冷媒回路を備える冷凍サイクル装置の制御装置であって、蒸発器の蒸発温度が、蒸発温度目標値に応じて設定された蒸発温度である通常制御用の圧縮機OFF値以下となった場合に圧縮機を停止し、蒸発器の蒸発温度が、圧縮機OFF値より高く、且つ、圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間を経過した場合に圧縮機の運転を再開する通常制御を行う運転制御部を備え、運転制御部は、外気温度が、あらかじめ設定された低外気条件に該当する場合に通常制御を行い、蒸発温度が蒸発温度目標値に到達して以降、外気温度が低外気条件よりも低い超低外気条件に該当し、且つ、低温制御環境閾値よりも低い場合、あるいは、外気温度が超低外気条件に該当し、且つ、蒸発温度目標値および圧縮機OFF値の一方または両方が、それぞれに対応して設定された閾値よりも低い場合、圧縮機OFF値を、あらかじめ設定された外気温度下限値未満の値に置き換え、低温制御環境閾値は、蒸発温度目標値よりも低く、且つ、超低外気条件の判定閾値である超低外気条件閾値よりも低い値であり、圧縮機OFF値を置き換えた後、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値よりも高い場合、圧縮機の運転を継続し、圧縮機OFF値を置き換えた後、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値以下の場合、圧縮機の運転を停止し、圧縮機の運転を停止後、「蒸発温度>置き換え後の圧縮機OFF値」である第1条件と、「圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間が経過」した第2条件の両方を満たす場合、または、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値より高く、超低外気条件閾値よりも低い温度である第1閾値以上となった場合、圧縮機の運転を再開するものである。
本開示に係る室外ユニットは、上記の冷凍サイクル装置の制御装置と、圧縮機と、を備えたものである。
本開示に係る冷凍サイクル装置は、上記冷凍サイクル装置の制御装置と、圧縮機と、放熱器と、膨張弁と、蒸発器と、を備えたものである。
本開示によれば、運転制御部は、外気温度が、あらかじめ設定された低外気条件に該当する場合に通常制御を行い、蒸発温度が蒸発温度目標値に到達して以降、外気温度が低外気条件よりも低い超低外気条件に該当し、且つ、低温制御環境閾値よりも低い場合、圧縮機OFF値を、外気温度下限値未満の値に置き換える。そして、運転制御部は、圧縮機OFF値を置き換えた後、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値以下の場合、圧縮機の運転を停止する。運転制御部は、圧縮機の運転を停止後、「蒸発温度>置き換え後の圧縮機OFF値」である第1条件と、「圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間が経過」した第2条件の両方を満たす場合、または、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値より高く、超低外気条件閾値よりも低い温度である第1閾値以上となった場合、圧縮機の運転を再開する。これにより、冷凍サイクル装置が超低外気条件で使用され、特に外気温度が低温制御環境閾値よりも低い低温制御環境において、圧縮機の運転停止後、圧縮機が運転を再開しなくなることを抑制できる。よって、運転制御部は、庫内の温度が上昇することを抑制でき、庫内を狙った温度に維持できる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1および実施の形態2における冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。冷凍サイクル装置は、室外ユニット10と室内ユニット11とを有する。そして、室外ユニット10および室内ユニット11は、それぞれ独立したユニットである。
図1は、実施の形態1および実施の形態2における冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。冷凍サイクル装置は、室外ユニット10と室内ユニット11とを有する。そして、室外ユニット10および室内ユニット11は、それぞれ独立したユニットである。
室外ユニット10は、少なくとも、圧縮機1と、放熱器2と、外気温度センサ5と、吸入圧力センサ6と、吐出圧力センサ7と、を備えている。室内ユニット11は、少なくとも、膨張弁3と、蒸発器4と、を備えている。そして、圧縮機1と、放熱器2と、膨張弁3と、蒸発器4と、が配管で接続され、冷媒回路Aが構成されている。この冷媒回路Aを備えた冷凍サイクル装置は、冷凍サイクル運転を行うことによって、例えば、倉庫を冷却し、店舗で販売されている、倉庫内の品物を冷却するものである。
圧縮機1は、蒸発器4側から吸入した冷媒を圧縮して放熱器2側へ吐出する。圧縮機1は、インバータ制御により運転周波数を任意に変更することができる。圧縮機1は、後述の制御装置8からの制御信号に従って回転速度を調整するように構成される。圧縮機1の回転速度を調整することで冷媒の循環量が調整され、冷凍サイクル装置の能力を調整することができる。圧縮機1には様々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプまたはスクリュータイプ等のものを採用し得る。
放熱器2は、凝縮器またはガスクーラで構成される。放熱器2は、圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒が外気と熱交換して放熱を行なうように構成される。ここで、例えば、冷媒が、フロン冷媒のような、臨界点以下で使用する冷媒の場合、放熱過程で凝縮するため、放熱器2は凝縮器として使用する。また、冷媒が、例えばCO2冷媒のような、臨界点以上で使用する冷媒の場合、放熱器2はガスクーラとして使用する。ここでは、冷媒の種類にかかわらず、放熱過程に用いられる熱交換器を「放熱器」と称することとする。
放熱器2を凝縮器として使用する場合、冷媒は、熱交換により、放熱器2を通過する熱媒体に放熱し、凝縮されて液相に変化する。放熱器2をガスクーラとして使用する場合、冷媒は、熱交換により熱媒体に放熱する。この熱交換の際、冷媒は超臨界状態にあれば相変化せずに放熱する。放熱後、冷媒は、膨張弁3側へ流出する。冷媒と熱交換する熱媒体は、例えば、室外ユニット10周囲の外気などの気体であってもよいし、例えば、水またはブラインなどの液体であっても良く、媒体の種類および状態は問わない。熱媒体が室外ユニット10周囲の外気である場合、冷凍サイクル装置は、熱交換の効率を上げるため、外気を送るファンを放熱器2に取り付けてもよい。
膨張弁3は、例えば、冷媒を減圧することができる電子膨張弁である。なお、膨張弁3は、たとえば、室外ユニット10と独立して制御される温度膨張弁であってもよい。蒸発器4は空気と冷媒との間で熱交換を行なう。冷凍サイクル装置では、蒸発器4は、冷媒を冷却対象空間の空気からの吸熱によって蒸発させる。冷媒と熱交換する熱媒体は、例えば、冷却対象空間の空気であってもよいし、例えば、水またはブラインなどの液体であっても良く、媒体の種類および状態は問わない。
冷媒回路は、圧縮機1、放熱器2、膨張弁3および蒸発器4に冷媒が流れる循環流路を形成する。図1の矢印は冷媒の流れを示している。以下、この循環流路を「主回路」とも言う。この主回路には、必要に応じて、例えば、レシーバまたは膨張弁などの冷媒回路部品、主回路各部の温度を検出する温度センサ、および主回路各部の圧力を検出する圧力センサを追加しても良い。さらに、冷凍サイクル装置は、必要に応じてインジェクション回路およびバイパス回路などを主回路から分岐させて備えてもよい。インジェクション回路は、圧縮機1から吐出されるガス冷媒の冷却などを目的とする回路である。バイパス回路は、高低圧をバイパスする回路である。この分岐回路には、必要に応じて、例えば、レシーバまたは膨張弁3などの冷媒回路部品、主回路各部の温度を検出する温度センサ、および主回路各部の圧力を検出する圧力センサを追加しても良い。
外気温度センサ5は、外気温度を検出し、その検出値を制御装置8へ出力する。吸入圧力センサ6は、圧縮機1が吸入するガス冷媒の圧力である吸入圧力を検出し、その検出値を制御装置8へ出力する。吐出圧力センサ7は、圧縮機1が吐出するガス冷媒の圧力である吐出圧力を検出し、その検出値を制御装置8へ出力する。
冷凍サイクル装置はさらに、冷凍サイクル装置全体を制御する制御装置8を備えている。制御装置8は、各センサからの検出値に基づいて圧縮機1の制御を行う。
図2は、図1に示した制御装置の一例を示した機能ブロック図である。制御装置8は、運転制御部81と、変換部82と、記憶部83と、判定部84と、算出部85を備える。運転制御部81は、外気温度センサ5、吸入圧力センサ6の検出値に基づいて冷却運転を行う。運転制御部81は、通常制御では、蒸発温度が蒸発温度目標値になるように圧縮機1の運転周波数を制御する運転を行う。圧縮機1の運転周波数は、例えば冷却負荷に基づいて設定される。具体的には、圧縮機1の運転周波数は、蒸発温度と蒸発温度目標値との温度差が大きい程、高く設定され、蒸発温度と蒸発温度目標値との温度差が小さい程、低く設定される。
蒸発温度目標値は、冷凍サイクル装置の使用者が、必要に応じて自由に変更することができる。蒸発温度目標値は、目標の庫内温度よりも低い値に設定される。なお、ここでは、使用者が蒸発温度目標値を設定するとしたが、目標庫内温度を設定し、冷凍サイクル装置は、使用者により設定された目標庫内温度に対し、あらかじめ設定した設定値だけ減算した温度を蒸発温度目標値に自動的に設定してもよい。
また、運転制御部81は、外気条件が後述の低外気条件および超低外気条件以外の条件に該当する場合には、記憶部83に記憶された後述の通常制御用の圧縮機ON値および圧縮機OFF値に基づいてサーモオンおよびサーモオフを行う。サーモオフとは、蒸発温度が圧縮機OFF値に到達すると、圧縮機1の運転を停止することである。サーモオンとは、蒸発温度が圧縮機ON値に到達すると、圧縮機1の運転を再開することである。
変換部82は、吸入圧力センサ6において検出された圧力を蒸発温度に変換する。この変換は飽和温度換算により行われる。この変換部82は、上述したようにインジェクション回路およびバイパス回路などを主回路から分岐させた構成とした場合、この分岐回路に必要に応じて追加した圧力センサの検出圧力を蒸発温度に変換してもよい。
記憶部83は、蒸発温度目標値毎にあらかじめ定められた圧縮機ON値および圧縮機OFF値と、圧縮機の使用上の最大周波数と、圧縮機の使用上の最小周波数と、低外気条件の判定閾値と、超低外気条件の判定閾値と、を記憶する。ここで、使用上の最大周波数とは、圧縮機1が故障することなく安全に運転するために必要な最大の周波数である。また、圧縮機の使用上の最小周波数とは、圧縮機1が故障することなく安全に運転するために必要な最小の周波数である。記憶部83には、前述の各種データに限らず、図1の冷凍サイクル装置の制御に係る全ての内容を記憶することができる。
記憶部83に記憶される圧縮機OFF値は、通常制御用の圧縮機OFF値であり、上述したように蒸発温度目標値に応じて設定される値である。通常制御用の圧縮機OFF値は、蒸発温度目標値よりも適度に低い温度に設定される。通常制御用の圧縮機ON値は、圧縮機OFF値よりも高く蒸発温度目標値よりも低い値に設定され、具体的には例えばこれらの値の中間の値に設定される。具体的には蒸発温度目標値が例えば-5℃の場合、通常制御用の圧縮機OFF値は、例えば-15℃に設定され、通常制御用の圧縮機ON値は、例えば-10℃に設定される。冷凍サイクル装置は、通常制御用の圧縮機ON値および圧縮機OFF値の両方を蒸発温度目標値よりも低い温度に設定することで、庫内の温度が蒸発温度目標値よりも高くなることが無いようにしている。
低外気条件の判定閾値(以下、低外気条件閾値という)は、例えば0℃である。外気温度が0℃未満であるとき、外気温度が低外気条件を満たすと判定される。なお、0℃は一例であって、数値は問わない。以下、外気温度が低外気条件を満たす場合を、低外気環境ということがある。
超低外気条件の判定閾値(以下、超低外気条件閾値という)は、例えば-15℃である。外気温度が-15℃未満であるとき、外気温度が超低外気条件を満たすと判定される。超低外気条件の判定閾値は、低外気条件の判定閾値よりも低ければよく、数値は問わない。以下、外気温度が超低外気条件を満たす場合を、超低外気環境ということがある。
判定部84は、蒸発温度が圧縮機ON値または圧縮機OFF値に達しているか、圧縮機1が停止したか否か、外気温度センサ5で検出する外気温度が低外気条件または超低外気条件に該当するか、外気温度が圧縮機ON値未満か否か、を判定する。また、判定部84は、圧縮機の減速要否、圧縮機の発停、圧縮機ON値の変更要否および圧縮機OFF値の変更要否を判定する。判定部84は、前述の判定だけに限らず、図1の冷凍サイクル装置の制御に係る全ての判定を行うことができる。
算出部85は、圧縮機停止時間を算出する。圧縮機停止時間とは、例えば、サーモオフにより圧縮機が停止した場合、圧縮機が停止してから現在までの積算時間である。算出部85は、判定部84が、圧縮機1が停止したと判定すると、圧縮機停止時間の算出を開始する。算出部85は、圧縮機停止時間だけに限らず、例えば、圧縮機運転時間を算出したり、吸入圧力センサ6が検出する圧力の平均値を算出したりなど、図1の冷凍サイクル装置の制御に係る全ての数値の算出を司ることができる。
ここで、図2に示した制御装置のハードウェアの一例を説明する。図3は、図2に示した制御装置の一構成例を示すハードウェア構成図である。制御装置8の各種機能がハードウェアで実行される場合、図2に示した制御装置8は、図3に示すように、処理回路80で構成される。図2に示した、運転制御部81と、変換部82と、記憶部83と、判定部84と、算出部85の各機能は、処理回路80により実現される。
各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路80は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、または、これらを組み合わせたものに該当する。運転制御部81と、変換部82と、記憶部83と、判定部84と、算出部85の各手段の機能を個別の処理回路80で実現してもよく、これらの手段の機能を1つの処理回路80で実現してもよい。
また、図2に示した制御装置8の別のハードウェアの一例を説明する。図4は、図2に示した制御装置の別の構成例を示すハードウェア構成図である。制御装置8は、制御装置8の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図3に示すように、プロセッサ80aおよびメモリ80bを有する。運転制御部81と、変換部82と、記憶部83と、判定部84と、算出部85の各機能は、プロセッサ80aおよびメモリ80bにより実現される。
各機能がソフトウェアで実行される場合、運転制御部81と、変換部82と、記憶部83と、判定部84と、算出部85の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ80bに格納される。プロセッサ80aは、メモリ80bに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
メモリ80bとして、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable and Programmable ROM)およびEEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)等の不揮発性の半導体メモリが用いられる。また、メモリ80bとして、RAM(Random Access Memory)の揮発性の半導体メモリが用いられてもよい。さらに、メモリ80bとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、CD(Compact Disc)、MD(Mini Disc)およびDVD(Digital Versatile Disc)等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。
次に、実施の形態1の制御を説明するに先立ち、比較例の制御について説明する。
図5は、比較例の冷凍サイクル装置における制御フローチャートである。図5の制御は、運転時の外気温度が0℃未満の低外気条件に該当する場合に行われる。図6は、図5の制御における圧縮機OFF値の一例の説明図である。図6においてその他の条件とは、超低外気条件および低外気条件以外の条件である。なお、ここでは、蒸発温度目標値が-5℃、通常制御用の圧縮機OFF値が-15℃であるものとする。以下、特に記載のない限り、圧縮機OFF値は通常制御用の値である。
はじめに、冷凍サイクル装置は、通常制御を行う(ステップST1)。通常制御では、冷凍サイクル装置は、蒸発温度が蒸発温度目標値になるように圧縮機の運転周波数を制御する運転を行う。また、冷凍サイクル装置は、外気温度が低外気条件に該当する場合の通常制御では、圧縮機ON値は用いず、圧縮機OFF値に基づいてサーモオンおよびサーモオフを行う。
冷凍サイクル装置は、吸入圧力センサ6により検出された吸入圧力の飽和換算温度である蒸発温度が蒸発温度目標値に到達しているかを判定する(ステップST2)。冷凍サイクル装置は、蒸発温度が蒸発温度目標値に到達していなければ(ステップST2:NO)、ステップST1に戻る。冷凍サイクル装置は、蒸発温度が蒸発温度目標値に到達していれば(ステップST2:YES)、続いて、蒸発温度があらかじめ記憶された圧縮機OFF値以下か否かを判定する(ステップST3)。
蒸発温度が圧縮機OFF値より大きい場合(ステップST3:NO)、冷凍サイクル装置は、圧縮機の運転を継続する(ステップST4)。蒸発温度が圧縮機OFF値以下の場合(ステップST3:YES)、冷凍サイクル装置は、圧縮機の運転を停止する(ステップST5)。圧縮機の運転停止により蒸発温度が上昇し、冷凍サイクル装置は、蒸発温度>圧縮機OFF値(以下、第1条件)、且つ、圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間(例えば、3分)を経過している(以下、第2条件)か否かを判定する(ステップST6)。冷凍サイクル装置は、第1条件および第2条件の少なくとも一方を満たしていないと判定した場合(ステップST6:NO)、ステップST5に戻って圧縮機の運転停止を継続する。一方、冷凍サイクル装置は、第1条件および第2条件の両方を満たすと判定した場合(ステップST6:YES)、ステップST1に戻って通常制御を再開する。つまり、冷凍サイクル装置は、圧縮機の運転を再開し、圧縮機の運転周波数を蒸発温度と蒸発温度目標との温度差に応じた値に制御する。
図5に示す比較例の動作では、例えば、外気温度が、-15℃≦外気温度<0℃のような、外気温度が0℃未満となる低外気条件に該当し、且つ、外気温度が、蒸発温度目標値に応じて決まる圧縮機OFF値よりも高い温度環境(以下、高温制御環境)で運転する場合、蒸発温度は以下のように変化する。すなわち、まず、通常制御の圧縮機の運転により蒸発温度が圧縮機OFF値(例えば、-15℃)以下に下がってサーモオフにより圧縮機が運転停止する。その後、蒸発温度は、外気温度の影響を受けて時間の経過と共に上昇して圧縮機OFF値に達し、且つ、あらかじめ設定された設定時間を経過すると、圧縮機は運転を再開する。低外気環境且つ高温制御環境では蒸発温度が上記のように変化するため、冷凍サイクル装置は、蒸発温度を蒸発温度目標値以下に維持することができ、その結果、庫内を狙った温度に維持することができる。
しかしながら、例えば外気温度が、外気温度=-25℃のような、外気温度<-15℃の超低外気条件に該当し、且つ、外気温度が、蒸発温度目標値に応じて決まる圧縮機OFF値よりも低い温度環境(以下、低温制御環境)で運転する場合、蒸発温度は以下のように変化する。すなわち、まず、通常制御の圧縮機の運転により蒸発温度が圧縮機OFF値(例えば、-15℃)以下に下がってサーモオフにより圧縮機が運転停止する。その後、外気温度が圧縮機OFF値よりも低い温度であるため、蒸発温度は、外気温度の影響を受けて圧縮機OFF値まで上昇せず、圧縮機が運転停止状態を継続する。このように、冷凍サイクル装置が超低外気条件で使用され、特に低温制御環境にある場合には、蒸発温度が一旦、圧縮機OFF値以下に下がった後、圧縮機OFF値まで上昇しないため、圧縮機が運転を再開せず、庫内の温度が上昇するという課題が発生する。
前述の課題を解決する方法として、圧縮機OFF値を、例えば外気温度以下の温度(例えば、-25℃)にあらかじめ下げておく方法がある。そうすると、蒸発温度が圧縮機OFF値まで上昇しやすくなり、圧縮機が運転を再開しやすくなる。言い換えれば、圧縮機の運転停止後、圧縮機が運転を再開しなくなることを抑制できる。これにより、冷凍サイクル装置において、庫内の温度が上昇することを抑制できる。しかしながら、圧縮機OFF値を外気温度以下の温度に下げた場合、蒸発温度がその圧縮機OFF値に下がるまで圧縮機の運転が継続される。このため、上記解決方法では、現在の制御環境が低温制御環境であるか高温制御環境であるかに関わらず、庫内が冷え過ぎるという課題が発生する。
本実施の形態1では、上記のような超低外気条件且つ低温制御環境においても、蒸発温度を蒸発温度目標値に維持して庫内を狙った温度に維持するように、次の図7に示すフローチャートの制御を行う。ここで、本明細書において「蒸発温度を蒸発温度目標値に維持する」の表現は、蒸発温度を蒸発温度目標値以下の温度に維持できればよく、蒸発温度を蒸発温度目標値に一定に維持することに限られない。また、「庫内を狙った温度に維持する」の表現も同様である。
次の図7に示す制御は、外気温度が低外気条件に該当する場合に行われる。この判断は、制御装置8の判定部84によって行われる。判定部84は、外気温度センサ5で検出する外気温度と記憶部83に記憶された低外気条件閾値とを比較し、外気温度が低外気条件閾値よりも低い場合、低外気条件に該当すると判定する。判定部84によって、外気温度が低外気条件に該当すると判定されると、制御装置8は、図7のステップST11の通常制御を行う。外気温度が低外気条件から外れた場合、つまり外気温度が低外気条件閾値以上となった場合には、制御装置8は、図7のフローチャートを抜けて、外気条件が低外気条件および超低外気条件以外の条件(以下の図8の「その他の条件」に相当)に該当する場合の通常制御を行う。つまり、制御装置8は、蒸発温度が蒸発温度目標値になるように圧縮機1の運転周波数を制御する運転を行い、また、通常制御用の圧縮機ON値および圧縮機OFF値に基づいてサーモオンおよびサーモオフを行う。
図7は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置における制御フローチャートである。図7に示すフローチャートの処理は制御装置8で行われる。以下、特に記載のない限り、圧縮機OFF値は通常制御用の値である。図8は、図7の制御における通常制御用の圧縮機OFF値および超低外気環境用の圧縮機OFF値の一例の説明図である。図8においてその他の条件とは、超低外気条件および低外気条件以外の条件である。
運転制御部81は、各種センサにおいて検出された検出値に基づき通常制御を行う(ステップST11)。ここでの通常制御は、外気温度が低外気条件に該当する場合の通常制御である。この通常制御では、運転制御部81は、蒸発温度が蒸発温度目標値になるように圧縮機1の運転周波数を制御する運転を行い、また、圧縮機OFF値に基づいてサーモオンおよびサーモオフを行う。つまり、運転制御部81は、ここでの通常制御として、蒸発温度が圧縮機OFF値以下となった場合に圧縮機1を停止し、圧縮機1の運転停止後、蒸発器の蒸発温度が圧縮機OFF値より高く、且つあらかじめ設定された設定時間を経過した場合に圧縮機1の運転を再開する制御を行う。ここでは、蒸発温度目標値が-5℃、圧縮機OFF値が-15℃、超低外気条件閾値が-15℃であるものとする。
通常制御時において、変換部82は、吸入圧力センサ6により検出された吸入圧力を蒸発温度に変換する。判定部84は、変換部82で変換された蒸発温度が蒸発温度目標値に到達しているかを判定する(ステップST12)。運転制御部81は、判定部84で蒸発温度が蒸発温度目標値に到達していないと判定された場合(ステップST12:NO)、ステップST11に戻る。判定部84は、蒸発温度が蒸発温度目標値に到達していると判定した場合(ステップST12:YES)、続いて外気温度が超低外気低温閾値未満であるか否かを判定する(ステップST13)。
判定部84は、外気温度が超低外気低温閾値未満であると判定した場合(ステップST13:YES)、続いてステップST14の判定を行う。すなわち、判定部84は、外気温度が低温制御環境閾値未満であるか否かを判定する(ステップST14)。低温制御環境閾値は、通常制御用の圧縮機OFFである。低温制御環境閾値は、通常制御用の圧縮機OFF値に限らず、通常制御用の圧縮機ON値としてもよい。低温制御環境閾値は、要するに、蒸発温度目標値よりも低く、且つ、超低外気条件閾値よりも低い値であればよい。
外気温度が低温制御環境閾値よりも低い場合(ステップST14:YES)、運転制御部81は圧縮機1を以下のように制御する。すなわち、運転制御部81は、圧縮機1の運転周波数を、記憶部83にあらかじめ記憶された使用上の最小周波数に低下させる。また、運転制御部81は、圧縮機OFF値を、通常制御用の値から超低外気環境用の値に置き換えて運転制御を行う(ステップST15)。
ここで、図8には、通常制御用の圧縮機OFF値が-15℃、超低外気環境用の圧縮機OFFが-35℃、超低外気条件閾値が-15℃である例が示されている。このように、超低外気環境用の圧縮機OFF値は、ここでは、超低外気条件閾値から例えば20℃減算した温度に設定されている。超低外気環境用の圧縮機OFF値は、外気温度下限値未満である必要がある。外気温度下限値は、室外ユニット10の使用上の外気温度の下限値であり、あらかじめ設定された値である。つまり、外気温度下限値は、冷凍サイクル装置を故障することなく安全に運転するために必要な外気温度の下限値である。外気温度下限値は、超低外気条件閾値よりも低い温度(例えば、-25℃)である。超低外気環境用の圧縮機OFF値は、外気温度下限値未満の値であれば、数値は問わない。
ステップST15の後、判定部84は、蒸発温度が超低外気環境用の圧縮機OFF値以下か否かを判定する(ステップST16)。運転制御部81は、判定部84で蒸発温度が超低外気環境用の圧縮機OFF値よりも高いと判定された場合(ステップST16:NO)、最小周波数での圧縮機1の運転を継続する(ステップST17)。
ステップST16において、運転制御部81は、判定部84で蒸発温度が超低外気環境用の圧縮機OFF値以下と判定された場合(ステップST16:YES)、圧縮機1の運転を停止する(ステップST18)。つまり、運転制御部81は、圧縮機1の運転により蒸発温度が超低外気環境用の圧縮機OFF値以下に低下した場合、圧縮機1の運転を停止する(ステップST18)。続いて、判定部84は、蒸発温度>超低外気環境用の圧縮機OFF値(以下、第1条件)、且つ、圧縮機1の運転停止後、あらかじめ決められた設定時間を経過している(以下、第2条件)かを判定する(ステップST19)。この設定時間は、例えば、圧縮機1の生涯発停回数を考慮して、例えば3分に設定される。
運転制御部81は、判定部84にて第1条件および第2条件の少なくとも一方を満たしていないと判定された場合(ステップST19:NO)、ステップST18に戻って圧縮機1の運転停止を継続する。一方、運転制御部81は、判定部84にて第1条件および第2条件の両方を満たすと判定された場合(ステップST19:YES)、ステップST11に戻って通常制御を再開する。すなわち、運転制御部81は、圧縮機1の運転を再開し、圧縮機1の運転周波数を蒸発温度と蒸発温度目標との温度差に応じた値に制御すると共に、圧縮機OFF値を超低外気環境用の値から通常制御用に戻す。
つまり、ステップS19において、運転制御部81は、第1条件および第2条件の少なくとも一方を満たしていない場合(ステップST19:NO)、ステップST18に戻って圧縮機1の運転停止を継続する(ステップST18)。一方、運転制御部81は第1条件と第2条件との両方を満たしている場合(ステップST19:YES)、ステップST11に戻って圧縮機1の運転を再開し、通常制御を行う。
なお、ステップST19は、上記処理に代えて、蒸発温度が後述の第1閾値以上であるかを判定するようにしてもよい。つまり、蒸発温度が第1閾値未満であれば、ステップST18に戻り、蒸発温度が第1閾値以上であれば、ステップST11に戻るようにしてもよい。第1閾値は、超低外気環境用の圧縮機OFF値より高く、超低外気条件閾値よりも低い値であればよい。
このように、冷凍サイクル装置は、超低外気条件且つ低温制御環境で使用される際、圧縮機1の運転周波数を最小周波数に低減することで、最小周波数に低減しない場合に比べて、蒸発温度が過度に低下することを抑制できる。また、冷凍サイクル装置は、圧縮機OFF値を、通常制御用の値から超低外気環境用の値に置き換える。具体的には、圧縮機OFF値を、通常制御用の例えば-15℃から超低外気環境用の例えば-35℃に置き換える。これにより、実施の形態1の冷凍サイクル装置は、上述したように蒸発温度が圧縮機OFF値まで上昇しやすくなり、圧縮機1が再開しやすくなる。言い換えれば、圧縮機1が運転を再開せずに停止した状態を継続することを抑制できる。よって、実施の形態1の冷凍サイクル装置は、超低外気条件且つ低温制御環境で使用される際、庫内の温度が上昇することを抑制でき、庫内温度を適切に保つことができる。
ステップST14において、運転制御部81は、判定部84で外気温度が低温制御環境閾値以上と判定された場合(ステップST14:NO)、ステップST20~ステップST23の処理を行う。ステップST20~ステップST23の処理は、上記比較例のステップST3~ステップST6の処理と同じである。すなわち、判定部84は、蒸発温度が圧縮機OFF値以下か否かを判定する(ステップST20)。なお、ここでの圧縮機OFF値は、通常制御用の圧縮機OFF値である。運転制御部81は、判定部84で蒸発温度が圧縮機OFF値以下ではない(ステップST20:NO)と判定されると、圧縮機1の運転を継続する(ステップST21)。一方、運転制御部81は、判定部84で蒸発温度が圧縮機OFF値以下である(ステップST20:YES)と判定されると、圧縮機1の運転を停止する(ステップST22)。
圧縮機1の運転を停止後、判定部84は、蒸発温度>通常制御用の圧縮機OFF値(以下、第3条件)、且つ、圧縮機の停止後、あらかじめ決められた設定時間を経過している(以下、第4条件)か否かを判定する(ステップST23)。運転制御部81は、判定部84で第3条件および第4条件の少なくとも一方を満たしていないと判定された場合(ステップST23:NO)、ステップST22に戻って圧縮機1の運転停止を継続する。一方、運転制御部81は、判定部84で第3条件および第4条件の両方を満たすと判定された場合(ステップST23:YES)、ステップST11に戻って通常制御を再開する。なお、ステップST23の処理は、蒸発温度が後述の第2閾値以上であるかを判定するようにしてもよい。つまり、蒸発温度が第2閾値未満であれば、ステップST22に戻り、蒸発温度が第2閾値以上であれば、ステップST11に戻るようにしてもよい。第2閾値は、通常制御用の圧縮機OFF値よりも高く蒸発温度目標値よりも低い値であればよい。
また、運転制御部81は、ステップST13において判定部84で外気温度が超低外気条件閾値以上であると判定された場合(ステップST13:NO)も、ステップST20~ステップS23の処理を行う。つまり、外気温度が低外気条件に該当する場合、運転制御部81は、通常制御用の圧縮機OFF値を用いた制御を行うため、庫内が冷え過ぎることを防止できる。
ここで、ステップST15において、運転制御部81は、圧縮機1の運転周波数を最小周波数に減速する際、以下のように運転周波数を設定してもよい。運転制御部81は、吸入圧力センサ6で検出した吸入圧力と吐出圧力センサ7で検出した吐出圧力との差があらかじめ設定した値よりも小さい場合、つまり圧縮比が小さい場合、最小周波数を、例えば、10Hz増加させた値に設定してもよい。これにより、冷凍サイクル装置は、圧縮比の低下を抑制できる。
また、図7に示す制御では、ステップST14の判定を、外気温度を用いて判定しているが、蒸発温度目標値または圧縮機OFF値を用いて判定してもよいし、その両方を用いて判定してもよい。つまり、蒸発温度目標値および圧縮機OFF値の一方または両方が、それぞれに対応して設定された閾値よりも低いか否かで判定してもよい。蒸発温度目標値を用いる場合は、蒸発温度目標値が例えば-30℃よりも低いか否かで判定する。また、圧縮機OFF値を用いる場合は、圧縮機OFF値が例えば-32℃よりも低いか否か、で判定する。ここでの圧縮機OFF値は、通常制御用の圧縮機OFF値である。
図9は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置における超低外気条件の場合の圧縮機のサーモオンおよびサーモオフの説明図である。図10は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置における低外気条件の場合の圧縮機のサーモオンおよびサーモオフの説明図である。図9および図10において、横軸は時間[h]、縦軸は温度[℃]を示している。
(超低外気条件:外気温度が-25℃で超低外気条件に該当する場合)
図9に示すように、時間t1において、実際の蒸発温度が蒸発温度目標値である-5℃まで下がったとき、外気条件が超低外気条件か否かの判定が行われる。ここでは外気温度が-25℃であり、超低外気条件閾値(-15℃)よりも低いため、圧縮機OFF値が-15℃から-35℃に下げられている。そして、実際の蒸発温度がさらに下がっていき、時間t2において、実際の蒸発温度が-35℃以下に下がると、圧縮機1の運転が停止される。その後、実際の蒸発温度が上がっていき、時間t3において、実際の蒸発温度が-35℃より高く、図9には示されていないが予め設定された設定時間を経過すると、圧縮機1の運転が再開される。
図9に示すように、時間t1において、実際の蒸発温度が蒸発温度目標値である-5℃まで下がったとき、外気条件が超低外気条件か否かの判定が行われる。ここでは外気温度が-25℃であり、超低外気条件閾値(-15℃)よりも低いため、圧縮機OFF値が-15℃から-35℃に下げられている。そして、実際の蒸発温度がさらに下がっていき、時間t2において、実際の蒸発温度が-35℃以下に下がると、圧縮機1の運転が停止される。その後、実際の蒸発温度が上がっていき、時間t3において、実際の蒸発温度が-35℃より高く、図9には示されていないが予め設定された設定時間を経過すると、圧縮機1の運転が再開される。
(低外気条件:外気温度が-10℃で低外気条件に該当する場合)
図10に示すように、時間t1において、実際の蒸発温度が蒸発温度目標値である-5℃まで下がったとき、外気条件が超低外気条件か否かの判定が行われる。ここでは外気温度が-10℃であるため、低外気条件に該当すると判定される。そして、実際の蒸発温度が下がっていき、時間t2において圧縮機OFF値以下となると、圧縮機1の運転が停止される。その後、実際の蒸発温度が上がっていき、時間t3において、実際の蒸発温度が圧縮機OFF値より高く、図10には示されていないが予め設定された設定時間を経過すると、圧縮機1の運転が再開される。
図10に示すように、時間t1において、実際の蒸発温度が蒸発温度目標値である-5℃まで下がったとき、外気条件が超低外気条件か否かの判定が行われる。ここでは外気温度が-10℃であるため、低外気条件に該当すると判定される。そして、実際の蒸発温度が下がっていき、時間t2において圧縮機OFF値以下となると、圧縮機1の運転が停止される。その後、実際の蒸発温度が上がっていき、時間t3において、実際の蒸発温度が圧縮機OFF値より高く、図10には示されていないが予め設定された設定時間を経過すると、圧縮機1の運転が再開される。
実施の形態1では、図7に示す実施の形態1のフローチャートの動作を開始するための条件として、外気温度が低外気条件に該当することを条件としたが、以下のようにしてもよい。例えば、制御装置8の内部または室外ユニット10にスイッチ類などの入力部を設け、この入力部の設定を考慮して、図7に示すフローチャートの動作を開始するかを決めるようにしてもよい。具体的には、入力部の設定がONで且つ外気温度が低外気条件に該当する場合のみ、冷凍サイクル装置は、図7に示すフローチャートの動作を実施する。一方、入力部の設定がOFFの場合は、冷凍サイクル装置は、外気温度が低外気条件に該当しても、図7に示すフローチャートの動作は開始しない。
さらに、この入力部は、スイッチ類に限定する必要はなく、入力信号を遠隔地からの通信により取得してもよい。そして、冷凍サイクル装置は、入力信号がON場合のみ、図7に示す実施の形態1のフローチャートの動作を実施してもよい。
さらに、実施の形態1では、図1に示すように圧縮機1および放熱器2が室外ユニット10内に備えた冷凍サイクル装置を一例としているが、圧縮機1および放熱器2は、必ずしも同一ユニット内に備えられている必要はない。冷凍サイクル装置は、次の図11に示す構成でもよい。
図11は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の他の構成例を示す図である。図11の冷凍サイクル装置は、圧縮機1と放熱器2とが別ユニットに分けて設置されている。具体的には、冷凍サイクル装置は、圧縮機1を備えた第1室外ユニット10Aと、放熱器2を備えた第2室外ユニット10Bと、を備えている。そして、第1室外ユニット10Aと第2室外ユニット10Bとが延長配管20aと延長配管20bとで接続されている。冷凍サイクル装置は、図11の構成としても、上記と同様の効果が得られる。
以上説明したように、実施の形態1の冷凍サイクル装置の制御装置8は、圧縮機1と蒸発器4とを含む冷媒回路を備える冷凍サイクル装置の制御装置8である。蒸発器4の蒸発温度が、蒸発温度目標値に応じて設定された蒸発温度である通常制御用の圧縮機OFF値以下となった場合に圧縮機1を停止し、蒸発器4の蒸発温度が、圧縮機OFF値より高く、且つ、圧縮機1の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間を経過した場合に圧縮機1の運転を再開する通常制御を行う運転制御部81を備える。運転制御部81は、外気温度が、あらかじめ設定された低外気条件に該当する場合に通常制御を行い、蒸発温度が蒸発温度目標値に到達して以降、外気温度が低外気条件よりも低い超低外気条件に該当し、且つ、低温制御環境閾値よりも低い場合、あるいは、外気温度が超低外気条件に該当し、且つ、蒸発温度目標値および前記圧縮機OFF値の一方または両方が、それぞれに対応して設定された閾値よりも低い場合、圧縮機OFF値を、あらかじめ設定された外気温度下限値未満の値に置き換える。閾値は、蒸発温度目標値よりも低く、且つ、超低外気条件の判定閾値である超低外気条件閾値よりも低い値である。運転制御部81は、圧縮機OFF値を置き換えた後、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値よりも高い場合、圧縮機1の運転を継続する。運転制御部81は、圧縮機OFF値を置き換えた後、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値以下の場合、圧縮機1の運転を停止する。運転制御部81は、圧縮機1の運転を停止後、「蒸発温度>置き換え後の圧縮機OFF値」である第1条件と、「圧縮機1の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間が経過」した第2条件の両方を満たす場合、または、蒸発温度が、置き換え後の圧縮機OFF値より高く、超低外気条件閾値よりも低い温度である第1閾値以上となった場合、圧縮機1の運転を再開する。低温制御環境閾値は、具体的には、通常制御用の圧縮機OFF値、または圧縮機OFF値よりも高く蒸発温度目標値よりも低い、通常制御用の圧縮機ON値である。
これにより、制御装置8は、超低外気条件且つ低温制御環境で圧縮機1の運転停止後、圧縮機1が運転を再開しなくなることを抑制する。よって、制御装置8は、庫内の温度が上昇することを抑制でき、庫内を狙った温度に維持できる。
運転制御部81は、外気温度が超低外気条件に該当し、低温制御環境閾値以上で、且つ、蒸発温度が通常制御用の圧縮機OFF値よりも高い場合、圧縮機1の運転を継続する。
これにより、制御装置8は、超低外気条件に該当しても低温制御環境でない場合には、比較例と同様の動作を行う。よって、制御装置8は、低温制御環境および高温制御環境のどちらであるかに関わらず、圧縮機OFF値を外気温度下限値未満の値に置き換える場合に比べて、庫内が冷え過ぎることを防止できる。
運転制御部81は、外気温度が、低外気条件に該当し、超低外気条件に該当しない場合であって、且つ蒸発温度が通常制御用の圧縮機OFF値よりも高い場合、圧縮機1の運転を継続する。
これにより、制御装置8は、外気条件が低外気条件に該当し、超低外気条件に該当しない場合には、比較例と同様の動作を行う。よって、制御装置8は、外気条件が低外気条件および超低外気条件のどちらに該当するかに因らず一律で圧縮機OFF値を外気温度下限値未満の値に置き換える場合に比べて、庫内が冷え過ぎることを防止できる。
運転制御部81は、「外気温度が、超低外気条件に該当し、低温制御環境閾値以上で、且つ、蒸発温度が通常制御用の圧縮機OFF値以下の場合」または「外気温度が、低外気条件に該当し、超低外気条件に該当しない場合であって、且つ、蒸発温度が通常制御用の圧縮機OFF値以下の場合」、圧縮機1の運転を停止する。運転制御部81は、圧縮機1の運転停止後、「蒸発温度>通常制御用の圧縮機OFF値」である第3条件と、「圧縮機1の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間が経過」した第4条件との少なくとも一方を満たさない場合、または、蒸発温度が、通常制御用の圧縮機OFF値よりも高く蒸発温度目標値よりも低い第2閾値未満の場合、圧縮機1の運転を停止した状態を継続する。運転制御部81は、圧縮機1の運転停止後、第3条件と第4条件の両方を満たす場合、または、蒸発温度が第2閾値以上の場合、置き換え後の圧縮機OFF値を通常制御用の圧縮機OFF値に戻して通常制御を再開する。
これにより、制御装置8は、蒸発温度が圧縮機OFF値以下となった場合には、サーモオフとなって圧縮機1の運転を停止できる。そして、制御装置8は、運転停止後に蒸発温度に応じて圧縮機1の運転停止を継続するか、通常制御に戻るかの制御を切り分けることができる。
運転制御部81は、圧縮機OFF値を外気温度下限値未満の値に置き換える際、圧縮機1の運転周波数を使用上の最小周波数に低下させて圧縮機1を運転する。
これにより、制御装置8は、圧縮機1の運転周波数を最小周波数に低減しない場合に比べて、蒸発温度が低下することを抑制できる。
運転制御部81は、圧縮機OFF値を外気温度下限値未満の値に置き換える際、圧縮機1の運転周波数を通常制御時と同じ運転周波数に固定したまま圧縮機1を運転する。
これにより、制御装置8は、冷凍サイクル装置において圧縮機1として一定速の圧縮機を用いることを可能にする。
実施の形態2.
実施の形態2は、制御装置8で行われる制御が実施の形態1と一部異なり、制御が異なることに伴って圧縮機1の構成が実施の形態1と異なる。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
実施の形態2は、制御装置8で行われる制御が実施の形態1と一部異なり、制御が異なることに伴って圧縮機1の構成が実施の形態1と異なる。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
図12は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置における制御フローチャートである。図12において、実施の形態1の図7のフローチャートと同一の処理部分には同一のステップ番号を付している。実施の形態2は、実施の形態1の図7のフローチャートと比較して、ステップST15がステップST15aに変更となっている点のみが異なる。ステップST15aでは、ステップST15の「圧縮機運転周波数=最小周波数に低減」の処理が削除されている。つまり、上記実施の形態1の冷凍サイクル装置では、ステップS15において圧縮機OFF値を超低外気環境用の圧縮機OFF値に置き換える際、圧縮機1の運転周波数を使用上の最小周波数に低下させる処理も併せて行い、最小周波数で圧縮機1を運転するようにしている。これに対し、実施の形態2の冷凍サイクル装置は、ステップST15aの処理において圧縮機OFF値を超低外気環境用の圧縮機OFF値に置き換える際、圧縮機運転周波数を変更せず、通常制御における圧縮機運転周波数のまま運転を継続する。つまり、実施の形態2の冷凍サイクル装置は、圧縮機1の運転周波数を固定したまま運転する。
上記構成により、実施の形態2の冷凍サイクル装置は、実施の形態1と同様の効果が得られると共に以下の効果が得られる。上記実施の形態1では、圧縮機1として、インバータ制御により運転周波数を変更できる圧縮機が用いられていたが、実施の形態2では、圧縮機1として、一定速の圧縮機を用いることができる。
上記実施の形態1-2は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明に限定されず、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および請求の範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 圧縮機、2 放熱器、3 膨張弁、4 蒸発器、5 外気温度センサ、6 吸入圧力センサ、7 吐出圧力センサ、8 制御装置、10 室外ユニット、10A 第1室外ユニット、10B 第2室外ユニット、11 室内ユニット、20a 延長配管、20b 延長配管、80 処理回路、80a プロセッサ、80b メモリ、81 運転制御部、82 変換部、83 記憶部、84 判定部、85 算出部、A 冷媒回路。
Claims (10)
- 圧縮機と蒸発器とを含む冷媒回路を備える冷凍サイクル装置の制御装置であって、
前記蒸発器の蒸発温度が、蒸発温度目標値に応じて設定された蒸発温度である通常制御用の圧縮機OFF値以下となった場合に前記圧縮機を停止し、前記蒸発器の蒸発温度が、前記圧縮機OFF値より高く、且つ、前記圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間を経過した場合に前記圧縮機の運転を再開する通常制御を行う運転制御部を備え、
前記運転制御部は、
外気温度が、あらかじめ設定された低外気条件に該当する場合に前記通常制御を行い、前記蒸発温度が前記蒸発温度目標値に到達して以降、
外気温度が前記低外気条件よりも低い超低外気条件に該当し、且つ、低温制御環境閾値よりも低い場合、あるいは、
外気温度が前記超低外気条件に該当し、且つ、前記蒸発温度目標値および前記圧縮機OFF値の一方または両方が、それぞれに対応して設定された閾値よりも低い場合、
前記圧縮機OFF値を、あらかじめ設定された外気温度下限値未満の値に置き換え、
前記低温制御環境閾値は、前記蒸発温度目標値よりも低く、且つ、前記超低外気条件の判定閾値である超低外気条件閾値よりも低い値であり、
前記圧縮機OFF値を置き換えた後、前記蒸発温度が、置き換え後の前記圧縮機OFF値よりも高い場合、前記圧縮機の運転を継続し、
前記圧縮機OFF値を置き換えた後、前記蒸発温度が、置き換え後の前記圧縮機OFF値以下の場合、前記圧縮機の運転を停止し、
前記圧縮機の運転を停止後、
「前記蒸発温度>置き換え後の前記圧縮機OFF値」である第1条件と、「前記圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間が経過」した第2条件の両方を満たす場合、または、
前記蒸発温度が、置き換え後の前記圧縮機OFF値より高く、前記超低外気条件閾値よりも低い温度である第1閾値以上となった場合、
前記圧縮機の運転を再開する冷凍サイクル装置の制御装置。 - 前記低温制御環境閾値は、
前記通常制御用の前記圧縮機OFF値、または、
前記圧縮機OFF値よりも高く前記蒸発温度目標値よりも低い通常制御用の圧縮機ON値である請求項1記載の冷凍サイクル装置の制御装置。 - 前記運転制御部は、
前記外気温度が前記超低外気条件に該当し、前記低温制御環境閾値以上で、且つ、前記蒸発温度が前記通常制御用の前記圧縮機OFF値よりも高い場合、前記圧縮機の運転を継続する請求項1または請求項2記載の冷凍サイクル装置の制御装置。 - 前記運転制御部は、
前記外気温度が、前記低外気条件に該当し、前記超低外気条件に該当しない場合であって、且つ前記蒸発温度が前記通常制御用の前記圧縮機OFF値よりも高い場合、前記圧縮機の運転を継続する請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。 - 前記運転制御部は、
「前記外気温度が、前記超低外気条件に該当し、前記低温制御環境閾値以上で、且つ、前記蒸発温度が前記通常制御用の前記圧縮機OFF値以下の場合」、または、
「前記外気温度が、前記低外気条件に該当し、前記超低外気条件に該当しない場合であって、且つ、前記蒸発温度が前記通常制御用の前記圧縮機OFF値以下の場合」、
前記圧縮機の運転を停止し、
前記圧縮機の運転停止後、
「前記蒸発温度>前記通常制御用の前記圧縮機OFF値」である第3条件と、「前記圧縮機の運転停止後、あらかじめ設定された設定時間が経過」した第4条件との少なくとも一方を満たさない場合、または、
前記蒸発温度が、前記通常制御用の前記圧縮機OFF値よりも高く前記蒸発温度目標値よりも低い第2閾値未満の場合、
前記圧縮機の運転を停止した状態を継続し、
前記第3条件と前記第4条件の両方を満たす場合、または、
前記蒸発温度が前記第2閾値以上の場合、
置き換え後の前記圧縮機OFF値を前記通常制御用の前記圧縮機OFF値に戻して前記通常制御を再開する請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。 - 前記運転制御部は、
前記圧縮機OFF値を前記外気温度下限値未満の値に置き換える際、
前記圧縮機の運転周波数を使用上の最小周波数に低下させて前記圧縮機を運転する請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。 - 前記運転制御部は、
前記圧縮機OFF値を前記外気温度下限値未満の値に置き換える際、
前記圧縮機の運転周波数を前記通常制御時と同じ運転周波数に固定したまま前記圧縮機を運転する請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の制御装置。 - 請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の制御装置と、前記圧縮機と、を備えた室外ユニット。
- 前記圧縮機は、一定速の圧縮機である請求項7に従属する請求項8記載の室外ユニット。
- 請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の制御装置と、前記圧縮機と、放熱器と、膨張弁と、前記蒸発器と、を備えた冷凍サイクル装置。
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- 2022-03-10 WO PCT/JP2022/010484 patent/WO2023170848A1/ja unknown
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