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技術 過冷却装置

出願人 三洋電機株式会社
発明者 佐々木英孝田部井聡三原一彦吉田和芳入澤博行
出願日 2008年9月29日 (11年5ヶ月経過) 出願番号 2008-249965
公開日 2009年2月5日 (11年1ヶ月経過) 公開番号 2009-024997
状態 拒絶査定
技術分野 不可逆サイクルによる圧縮式冷凍機械
主要キーワード 屋内設備 インドアユニット 屋内温度センサ 屋内温度 出入口間 屋内配管 入口側温度 主冷凍サイクル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年2月5日)のものです。
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図面 (4)

課題

本願発明はHCFC系冷媒用に設計された既設屋内設備及び屋内配管において、HFC系冷媒冷凍装置に置き換えた場合でも冷凍能力を維持し、かつ冷媒流速の増加を抑制することで圧力損失の増加による運転効率の低下を防ぎ、屋内設備を流通する冷媒の温度を一定とすることにより屋内設備を安定して動作させることを目的とする。

解決手段

主冷凍サイクルの屋内設備が必要とする冷凍能力を供給できる液体冷媒の所定冷媒温度を設定し、過冷却用熱交換器の主冷凍サイクル側出口の冷媒温度を当該所定冷媒温度と同一となるように前記冷媒温度が前記所定冷媒温度より低い時に前記副冷凍サイクル減圧装置弁開度を減少させることで、安定した冷凍能力を屋内設備に供給することができる。

概要

背景

現在、R22などのHCFC系冷媒を用いた冷凍装置コンビニエンスストアCVS)や大型量販店において多く利用されている。これら冷凍装置には図1に示すようなコンデンサを分離設置する分離型、又は、コンデンサを冷凍装置と一体とする一体型がある。しかし、これら冷凍装置で用いられているHCFC系冷媒はオゾン層破壊する性質を有しているため、規制対象となっている。

そのため、今後はオゾン層を破壊しないR32、R407A、R410AなどのHFC系冷媒を用いた冷凍装置が増加すると考えられる。また、HCFC系冷媒の規制は段階的に行われるため、既存のHCFC系冷媒を用いた設備に対してHFC系冷媒への置き換えも進行すると考えられる(特許文献1参照)。
特開2001−201215号公報

概要

本願発明はHCFC系冷媒用に設計された既設屋内設備及び屋内配管において、HFC系冷媒用冷凍装置に置き換えた場合でも冷凍能力を維持し、かつ冷媒流速の増加を抑制することで圧力損失の増加による運転効率の低下を防ぎ、屋内設備を流通する冷媒の温度を一定とすることにより屋内設備を安定して動作させることを目的とする。主冷凍サイクルの屋内設備が必要とする冷凍能力を供給できる液体冷媒の所定冷媒温度を設定し、過冷却用熱交換器の主冷凍サイクル側出口の冷媒温度を当該所定冷媒温度と同一となるように前記冷媒温度が前記所定冷媒温度より低い時に前記副冷凍サイクル減圧装置弁開度を減少させることで、安定した冷凍能力を屋内設備に供給することができる。

目的

本願発明はショーケース空気調和機等の屋内設備に屋内配管を介して接続されて使用される冷凍装置において、液化した冷媒をさらに過冷却することを目的とした

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

圧縮機、凝縮器受液器を備える冷凍装置と、減圧装置蒸発器を備える屋内設備とからなる主冷凍サイクルにおいて、前記受液器と前記減圧装置との間に、当該受液器から流出する液冷媒過冷却する過冷却用熱交換器を備えた副冷凍サイクルを備え、前記副冷凍サイクルは圧縮機、凝縮器、減圧装置、前記過冷却用熱交換器を備え、前記主冷凍サイクルの屋内設備が必要とする冷凍能力を供給することができる液冷媒の所定冷媒温度が設定され、前記過冷却用熱交換器の主冷凍サイクル側出口の冷媒温度を計測し、前記冷媒温度が前記所定冷媒温度と等しくなるように前記冷媒温度が前記所定冷媒温度より低い時に前記副冷凍サイクルの減圧装置の弁開度を減少させることを特徴とする冷凍システム

技術分野

0001

本願発明ショーケース空気調和機等の屋内設備屋内配管を介して接続されて使用される冷凍装置において、液化した冷媒をさらに過冷却することを目的とした冷凍装置に関する。

背景技術

0002

現在、R22などのHCFC系冷媒を用いた冷凍装置がコンビニエンスストアCVS)や大型量販店において多く利用されている。これら冷凍装置には図1に示すようなコンデンサを分離設置する分離型、又は、コンデンサを冷凍装置と一体とする一体型がある。しかし、これら冷凍装置で用いられているHCFC系冷媒はオゾン層破壊する性質を有しているため、規制対象となっている。

0003

そのため、今後はオゾン層を破壊しないR32、R407A、R410AなどのHFC系冷媒を用いた冷凍装置が増加すると考えられる。また、HCFC系冷媒の規制は段階的に行われるため、既存のHCFC系冷媒を用いた設備に対してHFC系冷媒への置き換えも進行すると考えられる(特許文献1参照)。
特開2001−201215号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、HFC系冷媒はHCFC系冷媒と物性が異なるため、HCFC系冷媒を用いた冷凍装置をそのままHFC系冷媒用冷凍装置に転用することはできない。よって、HFC系冷媒をHCFC系冷媒用冷凍装置に用いる際にはその物性に対応する必要がある。

0005

例えば、HFC系冷媒はHCFC系冷媒に比べて同一蒸発温度において動作圧力が高いため、配管等の耐圧性能注意が必要である。さらに、HFC系冷媒はHCFC系冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が低いため、HCFC系冷媒と同水準の冷凍能力を得るためには冷媒流量を増加させる必要がある。

0006

そのため、CVSや大型量販店においてHCFC系冷媒用冷凍装置向けに設計された既設の屋内配管を利用して、HFC系冷媒用冷凍装置への置き換えを行った場合、HCFC系冷媒を用いていた時と同水準の冷凍能力を確保するためには、冷媒の流速を増加させ冷媒流量を増やす必要がある。しかし、冷媒の流速が増加すると屋内配管中における圧力損失が増加してしまうため、冷媒が循環する際のエネルギー損失が大きくなり運転効率が低下してしまう。

0007

冷媒の流速を増加させずに冷凍能力を維持するためには屋内配管の内径を大きくし、断面積を増加させることで冷媒流量を増加させる方法があるが、既設の屋内設備において屋内配管を敷設し直すためには非常に高額な費用と時間が必要となる。

0008

そこで、本願発明はHCFC系冷媒用に設計された既設の屋内設備及び屋内配管において、HFC系冷媒用冷凍装置に置き換えた場合でも冷凍能力を維持し、かつ冷媒の流速の増加を抑制することで圧力損失の増加による運転効率の低下を防ぐことを目的としている。さらに、屋内設備を流通する冷媒の温度を一定とすることにより屋内設備を安定して動作させることを目的としている。

0009

なお、本願発明は既設の屋内設備及び屋内配管を利用する場合に限らず、新しくHFC系冷媒を用いた冷凍装置を開発する際に、HCFC系冷媒を用いた冷凍装置と同程度の大きさの冷凍装置によって、必要な冷凍能力を確保することができる。

課題を解決するための手段

0010

本願発明は上記のような問題を鑑みてなされたものであり、請求項1記載の発明は、圧縮機、凝縮器を備える冷凍装置と、減圧装置蒸発器を備える屋内設備とからなる主冷凍サイクルにおいて、前記凝縮器と前記減圧装置との間に、当該凝縮器から流出する冷媒を過冷却する過冷却用熱交換器を備えた副冷凍サイクルを備え、前記副冷凍サイクルは圧縮機、凝縮器、減圧装置、前記過冷却用熱交換器を備え、前記主冷凍サイクルの屋内設備が必要とする冷凍能力を供給することができる液体冷媒の所定冷媒温度が設定され、前記過冷却用熱交換器の主冷凍サイクル側出口の冷媒温度を計測し、前記冷媒温度が前記所定冷媒温度と等しくなるように前記冷媒温度が前記所定冷媒温度より低い時に前記副冷凍サイクルの減圧装置の弁開度を減少させることを特徴とする。

発明の効果

0011

請求項1記載の発明により、主冷凍サイクルの屋内設備が必要とする冷凍能力を供給できる液体冷媒の所定冷媒温度が設定され、過冷却用熱交換器の主冷凍サイクル側から屋内配管に流通する液冷媒の温度を当該所定冷媒温度と同一となるように前記冷媒温度が前記所定冷媒温度より低い時に前記副冷凍サイクルの減圧装置の弁開度を減少させることで、安定した冷凍能力を屋内設備に供給することができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、図面を用いて本願発明の実施方法について詳細に説明する。

0013

図2は本願発明を適用した冷凍装置の冷媒回路図であり、冷凍装置1、コンデンシングユニット2、過冷却ユニット3(副冷凍サイクル)からなる。冷凍装置1の冷媒入口Aから流入した気体冷媒は液体冷媒となって冷媒出口Bから過冷却ユニット3の冷媒入口Cへ流入し、過冷却された液体冷媒は冷媒出口Dからショーケースや空気調和機などを備える屋内配管(図示しない)へと流出する。

0014

前記屋内配管はCVSや大型量販店に既に敷設されたものであり、HCFC系冷媒を対象として配管径が設計されたものをそのまま利用している。なお、本願発明において当該屋内配管は既設のものに限らず、冷凍装置と共に新設されるものでも適用可能であり、配管径についてもHCFC系冷媒用に設計されたものに限るものではない。

0015

本実施例では冷凍装置1として屋内に配設されるインドアユニットを想定しており、熱交換を行う凝縮器をコンデンシングユニット2として冷凍装置1と分離して屋外に設ける構成を採っている。なお、本願発明はこれに限らず凝縮器が冷凍装置と一体化している一体型冷凍装置においても適用可能である。

0016

また、冷凍装置1の冷媒としてR404Aを想定しているが、これに限るものではなく蒸発温度が副冷凍サイクルの蒸発温度よりも低く設定できる冷媒であれば適用可能である。

0017

冷凍装置1の構成及び冷媒の流れについて説明する。冷媒入口Aから流入した気体冷媒はストレーナ104によって混入物が取り除かれ、アキュムレータ105によって液体冷媒と気体冷媒とに分離される。液体冷媒はアキュムレータ105に貯留され、気体冷媒のみが圧縮機100、101により吸引され、高温高圧に圧縮された後に吐出される。

0018

なお、本実施例では圧縮機100は運転周波数可変可変速圧縮機、圧縮機101は運転周波数が一定の一定速圧縮機を用いているが、圧縮機100及び圧縮機101共に運転周波数が一定の一定速圧縮機を用いても良い。

0019

圧縮機100、101によって高温高圧に圧縮された気体冷媒は圧縮機中の潤滑油を含有したまま吐出される。吐出された気体冷媒は、オイルセパレータ102に流入し油分が分離された後、コンデンシングユニット2に配設された凝縮器200に流入する。

0020

オイルセパレータ102において分離された潤滑油はストレーナ106において混入物が取り除かれた後、それぞれ電磁弁107、108を介して圧縮機100、101に戻される。この際に、各圧縮機について圧縮機中の潤滑油が一定値以上となるように電磁弁107、108の開閉が制御される。

0021

凝縮器200において冷却され凝縮した液体冷媒はコンデンシングユニット2から冷凍装置1に戻り受液器103に貯溜される。受液器103に貯留された液体冷媒は冷凍装置1の冷媒出口Bから過冷却ユニット3の冷媒入口Cへ流入し、熱交換器305において過冷却された後に過冷却ユニット3の冷媒出口Dから、屋内配管を介してショーケースや空気調和機等の屋内設備へと流出する。

0022

また、圧縮機100、101が高温となることを防止するために、リキッドインジェクション回路が設けられている。リキッドインジェクション回路において、受液器103から引き出された液体冷媒はストレーナ109、112において混入物を除去された後、膨張弁110、113及び電磁弁111、114を順に介して圧縮機100、101に供給され、各圧縮機の冷却を行う。膨張弁110、113の開閉度及び電磁弁111、114の開閉は圧縮機100、101から吐出される冷媒の温度が一定範囲内となるように制御される。

0023

冷凍装置1の運転制御方法について説明する。なお、冷凍装置1の運転制御方法については、本実施例に示す方法に限らず従来の運転制御方法で構わず、いずれの運転制御方法においても過冷却ユニット3による本願発明の効果を得ることができる。

0024

冷凍装置1の圧縮機の吸込側圧力低圧圧力)が圧力センサ(図示しない)によって計測され、当該低圧圧力と予め定められた所定圧力I、所定圧力IIとが比較されることによって運転制御がなされる。なお、所定圧力IIは所定圧力Iよりも大きい値である。

0025

低圧圧力が所定圧力Iよりも小さい時は、圧縮機100及び圧縮機101共に停止する。低圧圧力が所定圧力I以上となった時、可変速圧縮機100は最低運転周波数始動し、低圧圧力が所定圧力I以上所定圧力II未満の範囲内にある時は低圧圧力の増加に伴って運転周波数が増加する。低圧圧力が所定圧力II以上となった時、可変速圧縮機100は再び最低運転周波数で動作し、一定速圧縮機101が始動する。その後、一定速圧縮機101は動作し続け、低圧圧力の増加に伴って可変速圧縮機100の運転周波数が増加する。

0026

また、低圧圧力が減少し、所定圧力II以下となった時は一定速圧縮機101は停止し、可変速圧縮機100が最大運転周波数で動作する。その後、可変速圧縮機100の運転周波数は低圧圧力が所定圧力Iとなるまで低圧圧力の減少に伴って減少し、低圧圧力が所定圧力I以下となった時、可変速圧縮機100は停止する。

0027

過冷却ユニット3の構成及び冷媒の流れについて説明する。過冷却ユニット3は冷凍装置1、コンデンシングユニット2、屋内配管、屋内設備からなる主冷凍サイクルとは独立した副冷凍サイクルを構成しており、主冷凍サイクルと副冷凍サイクルは熱的に結合している。

0028

過冷却ユニット3の冷媒としてR410Aを想定しているが、これに限らず蒸発温度が主冷凍サイクルの蒸発温度よりも高く設定される冷媒であれば適用可能である。

0029

過冷却ユニット3において、圧縮機300によって圧縮され吐出された冷媒はオイルセパレータ301に流入する。吐出された冷媒は圧縮機中の潤滑油を含んでいるため、オイルセパレータ301において潤滑油が取り除かれた後に凝縮器302に流入する。なお、吐出冷媒の温度及び圧力は温度センサ312及び圧力センサ313によって計測される。

0030

なお、本実施例では圧縮機300として運転周波数が可変の可変速圧縮機を用いているが、運転周波数が一定の一定速圧縮機を用いても良い。

0031

オイルセパレータ301において分離された潤滑油はストレーナ307において混入物が取り除かれた後に電磁弁308を介して圧縮機300に戻される。なお、過冷却ユニット3は閉じた冷凍サイクルであるため、冷凍回路中に残留する潤滑油は少ない。また、圧縮機は一台しか搭載されていないため、圧縮機300に戻る潤滑油の量について電磁弁308によって調整しなくても構わない。

0032

凝縮器302において冷却され凝縮し液体となった冷媒は受液器303に貯溜される。受液器303に貯留された液体冷媒の一部は、圧縮機300の温度を一定範囲に保つためのリキッドインジェクションに利用される。

0033

リキッドインジェクション回路において、受液器303から引き出された冷媒はストレーナ309において混入物が取り除かれた後に膨張弁310及び電磁弁311を介して圧縮機300に流入し、圧縮機300を冷却する。膨張弁310の開度及び電磁弁311の開閉は圧縮機300から吐出される冷媒の温度が一定範囲内となるように制御される。

0034

受液器303に貯留された液体冷媒は膨張弁304によって減圧され、カスケード熱交換器305(過冷却用熱交換器)の副冷凍サイクル側に流入し、蒸発することでカスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側を流れる高温の液体冷媒を冷却(過冷却)する。なお、カスケード熱交換器305の副冷凍サイクル側入口における冷媒温度は温度センサ314によって計測され、主冷凍サイクル側入口における冷媒温度は温度センサ317によって計測される。

0035

カスケード熱交換器305の副冷凍サイクル側出口から流出した冷媒は液体冷媒を一部に含むため、アキュムレータ306において液体冷媒と気体冷媒に分離される。液体冷媒はアキュムレータ306に貯留され、気体冷媒のみが圧縮機300に吸引される。また、カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側出口から流出した冷媒は過冷却ユニット3の冷媒出口Dから、屋内配管を介してショーケースや空気調和機等の屋内設備に流出する。

0036

なお、カスケード熱交換器305の副冷凍サイクル側出口における冷媒温度は温度センサ315によって計測され、主冷凍サイクル側出口における冷媒温度は温度センサ318によって計測され、主冷凍サイクル側出口における冷媒圧力は圧力センサ319によって計測され、圧縮機300の低圧側圧力は圧力センサ316によって計測される。

0037

本実施例では過冷却ユニット3の構成として凝縮器302を一体型としているため、外気と熱交換が可能である屋外に配設されるアウトドアユニットを想定している。しかし、本願発明はこれに限ったものではなく、凝縮器をコンデンシングユニットとして別途設ける構成とし、過冷却ユニット3を屋内に設けるインドアユニットとしても良い。

0038

また、図3に示すように、内部熱交換器320を設けることで、カスケード熱交換器305において過冷却される前の液体冷媒と、過冷却された液体冷媒とを熱交換させることが可能となる。これにより、カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側の出入口間における液体冷媒の温度差を減少させることができるため、カスケード熱交換器305の長寿命化を図ることができる。

0039

過冷却ユニット3の運転制御方法について説明する。

0040

過冷却度一定運転モード
過冷却ユニット3において、カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側出口の冷媒圧力を圧力センサ319によって計測し、当該冷媒圧力における冷媒の飽和温度冷媒飽和温度)STを算出する。本実施例では冷媒飽和温度STの算出は、冷媒圧力と冷媒飽和温度STの対応表を予め制御装置(図示しない)に記憶させ、当該対応表から冷媒飽和温度STの近似値を求めている。なお、冷媒飽和温度STの算出については、冷媒圧力と冷媒飽和温度STとの関係を表する近似式から求めても良い。

0041

カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側出口の冷媒温度T1を温度センサ318によって計測し、当該冷媒温度T1と冷媒飽和温度STからカスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側出口における冷媒の過冷却度SCをSC=ST−T1(数式1)から算出する。

0042

屋内設備が必要とする過冷却度を所定過冷却度CSCとして予め制御装置に設定し、冷媒過冷却度SCと所定過冷却度CSCとについて比較を行う。冷媒過冷却度SCと所定過冷却度CSCの差DSCをDSC=SC−CSC(数式2)から算出する。

0043

冷媒過冷却度SCが所定過冷却度CSCよりも大きい時、つまり、DSCが0よりも大きい時、カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側は過度に過冷却されている。そのため、膨張弁304を閉じることによりカスケード熱交換器305における冷却を抑制する。本実施例においては、膨張弁304の弁開度はDSC対応しており、DSCが大きくなる程、膨張弁304の弁開度は減少する。なお、DSCが所定値以上となる時、膨張弁304は閉止される。

0044

冷媒過冷却度SCが所定過冷却度CSCよりも小さい時、つまり、DSCが0以下となる時、カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側は過冷却が不足している。そのため、膨張弁304を開くことによりカスケード熱交換器305における冷却を促進する。上述したように本実施例においては、膨張弁304の弁開度はDSCに対応しており、DSCが小さくなる程、膨張弁304の弁開度は増加する。

0045

冷媒過冷却度SCと所定過冷却度CSCが等しい時、必要とされる過冷却度が実現されているため、膨張弁304の弁開度は変更されない。なお、膨張弁304の弁開度制御については本手法に限らず、冷媒過冷却度SCと所定過冷却度CSCの比を用いても良い。

0046

また、カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側入口及び出口の冷媒温度を温度センサ317及び318によって計測し、当該入口側温度と当該出口側温度の温度差を冷媒過冷却度SCとして上記制御を行っても良い。

0047

露点以上運転モード
屋内配管の周囲の湿度を計測する屋内湿度センサ(図示しない)により屋内湿度を計測し、この屋内湿度における水蒸気の飽和温度(水蒸気飽和温度)WTを算出する。本実施例では水蒸気飽和温度WTの算出は屋内湿度と水蒸気飽和温度WTの対応表を予め制御装置(図示しない)に記憶させ、当該対応表から水蒸気飽和温度WTの近似値を求めている。なお、水蒸気飽和温度WTの算出については屋内湿度と水蒸気飽和温度WTとの関係を表する近似式から求めても構わない。

0048

また、水蒸気飽和温度WTを算出方法については、屋内配管の周囲の温度を計測する屋内温度センサ(図示しない)を設け、屋内温度と水蒸気飽和温度WTの対応表を予め制御装置(図示しない)に記憶させ、計測された屋内温度から水蒸気飽和温度WTの近似値を求めても良い。なお、水蒸気飽和温度WTの算出については屋内温度と水蒸気飽和温度WTとの関係を表する近似式から求めても構わない。

0049

カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側出口の冷媒温度T1を温度センサ318によって計測し、冷媒温度T1と算出された水蒸気飽和温度WTとを比較する。冷媒温度T1と水蒸気飽和温度WTとの差DWTをDWT=T1−WT(数式3)から算出する。

0050

冷媒温度T1が水蒸気飽和温度WTよりも高い時、つまり、DWTが0よりも大きい時、屋内配管に結露は発生しにくく、かつ、冷媒温度が高く冷凍能力が不足していると考えられるため、膨張弁304の弁開度を増加させカスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側を冷却することで冷凍能力を高める。膨張弁304の弁開度はDWTに対応しており、DWTが大きいほど膨張弁304の弁開度は増加する。

0051

一方、冷媒温度T1が水蒸気飽和温度WTよりも低い時、つまり、DWTが0よりも小さい時、屋内配管において結露が発生してしまうため、膨張弁304の弁開度を減少させカスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側の冷却を抑制し冷媒温度T1を上昇させることで結露を防止する。上述したように膨張弁304の弁開度はDWTに対応しており、DWTが小さいほど膨張弁304は閉じ、DWTが所定値よりも小さい時、膨張弁304は閉止される。

0052

・冷媒温度一定運転モード
カスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側出口の冷媒温度T1を温度センサ318によって計測する。屋内設備が必要とする冷凍能力を出力可能な冷媒温度を予め所定温度CTとして制御装置(図示しない)に記憶させ、冷媒温度T1と所定温度CTとの差DCTをDCT=T1−CT(数式4)から算出する。

0053

冷媒温度T1が所定温度CTより低い時、つまり、DCTが0以下である時、冷凍能力は過剰となっているため、膨張弁304の弁開度を減少させることでカスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側の冷却を抑制する。膨張弁304の弁開度はDCTに対応しており、DCTが小さいほど膨張弁304は閉じ、DCTが所定値よりも小さい場合には膨張弁304は閉止される。

0054

一方、冷媒温度T1が所定温度CTよりも高い時、つまり、DCTが0以上である時、冷凍能力が不足しているため、膨張弁304の弁開度を増加させることでカスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側の冷却を促進させる。上述したように膨張弁304の弁開度はDCTに対応しており、DCTが大きいほど膨張弁304は開く。

0055

上記いずれの運転モードにおいても、圧縮機300は圧力センサ316によって計測される低圧圧力によって制御される。圧縮機300の運転周波数はこの低圧圧力が所定範囲内となるように制御され、低圧圧力の上昇に比例して増加し、低圧圧力の下降に比例して減少する。

0056

また、圧縮機300の運転制御はこの方法に限らず、前記各運転モードにおける膨張弁304の弁開度と連動して、弁開度が増加した時に運転周波数が増加し、弁開度が減少した時に運転周波数が減少するようにしても良い。

0057

なお、圧縮機300が一定速圧縮機である時は、低圧圧力が前記所定範囲の下限値以下となった時に停止し、所定範囲の下限値以上となった時に始動する。また、圧縮機300の運転制御はこの方法に限らず、前記各運転モードにおける膨張弁304の弁開度が所定値以上となった時に動作し、弁開度が所定値以下となった時に停止する方法でも良い。

0058

次に、冷凍装置1と過冷却ユニット3の連係運転制御について説明する。主冷凍サイクルの屋内設備において冷凍能力が過剰となった時、冷凍装置1の圧縮機の吸込み側圧力が大きく低下するため冷凍装置1の圧縮機100及び101は停止してしまい、主冷凍サイクルにおいて冷媒が循環しない状態となる。

0059

過冷却ユニット3はカスケード熱交換器305の主冷凍サイクル側の温度又は圧力を計測して運転制御されているため、主冷凍サイクルの冷媒が循環していない状態では主冷凍サイクルが必要としている冷凍能力を計測できず、単独で運転(空回り)してしまう可能性がある。

0060

これに対応するため、過冷却ユニット3は過冷却ユニット3の圧縮機300は停止していないが冷凍装置1の圧縮機100及び101が停止している時、冷凍装置1の運転制御に用いられる所定圧力Iを元の値よりも低い値に再設定し冷凍装置1の圧縮機の停止を抑制する。これにより、主冷凍サイクルを冷媒が循環するため、過冷却ユニット3は主冷凍サイクルが現在必要としている冷凍能力に対応した運転を行うことができる。なお、冷凍装置1の圧縮機の吸込み側圧力が元の所定圧力Iよりも大きくなった時、所定圧力Iの値を元の値に戻す。

0061

また、同様に過冷却ユニット3の圧縮機300は停止していないが冷凍装置1の圧縮機100及び101が停止している時、過冷却ユニット3は圧縮機300の運転制御に用いる低圧圧力の所定範囲をより高い範囲にシフトさせる。これにより、圧縮機300は通常よりも出力が低下するため、過冷却ユニット3による主冷凍サイクルの冷媒の過冷却が抑制され、主冷凍サイクルの運転が促進される。よって、主冷凍サイクルを冷媒が循環するため、過冷却ユニット3は主冷凍サイクルが現在必要としている冷凍能力に対応した運転を行うことができる。なお、圧縮機300の低圧圧力が元の所定範囲の上限よりも大きくなった時、所定範囲の値を元の値に戻す。

0062

なお、主冷凍サイクルの圧縮機が停止している時は主冷凍サイクルの冷凍能力が過剰となっている状況が多いため、冷凍能力過剰と判断し過冷却ユニット3の運転状況によらず圧縮機300を停止させるよう運転制御しても良い。

図面の簡単な説明

0063

従来の冷凍装置の冷媒回路図である。
本願発明を適用した冷凍装置の冷媒回路図である。
本願発明を適用した内部熱交換器を備えた冷凍装置の冷媒回路図である。

符号の説明

0064

100、101コンプレッサ
102オイルセパレータ
103受液器
104ストレーナ
105アキュムレータ
106 ストレーナ(オイル用)
107、108電磁弁(オイル用)
109、112 ストレーナ(リキッドインジェクション用)
110、113膨張弁(リキッドインジェクション用)
111、114 電磁弁(リキッドインジェクション用)
200凝縮器
300 コンプレッサ
301 オイルセパレータ
302 凝縮器
303 受液器
304 膨張弁
305カスケード熱交換器
306 アキュムレータ
307 ストレーナ(オイル用)
308 電磁弁(オイル用)
309 ストレーナ(リキッドインジェクション用)
310 膨張弁(リキッドインジェクション用)
311 電磁弁(リキッドインジェクション用)
312高圧温度センサ
313高圧圧力センサ
314副冷凍サイクル側入口温度センサ
315 副冷凍サイクル側出口温度センサ
316低圧圧力センサ
317主冷凍サイクル側入口温度センサ
318 主冷凍サイクル側出口温度センサ
319 主冷凍サイクル側出口圧力センサ
320 内部熱交換器

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