JP3693038B2

JP3693038B2 - Control method of refrigeration apparatus and refrigeration apparatus

Info

Publication number: JP3693038B2
Application number: JP2002147381A
Authority: JP
Inventors: 匡富川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: JP2003336913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置の制御方法および冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、冷凍装置として、図３に示すようなものがある。この冷凍装置は水を冷却するチラーであり、水側熱交換器１０１、圧縮機１０２、空気側熱交換器１０３および膨張弁１０４を順に接続していると共に、上記水側熱交換器１０１に、冷却すべき水を導く入口配管１０６と、冷却した水を排出する出口配管１０７とを備える。上記入口配管１０６に、水の入口温度を検出する入口温度センサ１０８を備えると共に、上記出口配管１０７に、水の出口温度を検出する出口温度センサ１０９を備える。上記入口温度センサ１０８および出口温度センサ１０９は、演算処理装置１１１に電気的に接続され、この演算処理装置１１１は、圧縮機１０２のロード（容量）を制御する容量制御装置１１２に電気的に接続されている。
【０００３】
上記チラーは以下のように動作する。すなわち、上記圧縮機１０２で圧縮された高温高圧の冷媒は、上記空気側熱交換器１０３で空気と熱交換されて低温高圧になり、この低温高圧の冷媒は、上記膨張弁１０４で減圧されて低温低圧になる。この低温低圧の冷媒は、上記水側熱交換器１０１で水と熱交換して蒸発し、その後、上記圧縮機１０２に戻る。上記水側熱交換器１０１では、入口配管１０６から導かれた高温の水が、上記低温低圧の冷媒と熱交換して低温になり、出口配管１０７から排出される。
【０００４】
上記チラーは、上記水側熱交換器１０１で冷却する水の温度を、以下のようにして制御している。すなわち、上記演算処理装置１１１が、上記出口温度センサ１０９からの信号と、予め設定された水の目標温度と、上記圧縮機１０２の現在のロードとに基いて、圧縮機１０２のロードを変更する指令を上記容量制御装置１１２に送る。この容量制御装置１１２は、上記演算処理装置１１１から受けた命令に応じて圧縮機のスライド弁１１３の開度を変更して、圧縮機１０２のロードを変更する。これによってチラーの冷凍能力が変更されて、上記水側熱交換器１０１に対する水の出口温度が目標温度にされる。
【０００５】
図４は、上記演算処理装置１１１が実行するチラーの制御処理動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２０１で、出口温度センサ１０９から受け取った出口温度Ｃと、水の出口温度が到達すべき目標温度Ｂと、許容温度差Ｄとの間に、Ｂ−Ｄ＞Ｃの式の関係が成り立つか否かを判断する。上記式の関係が成り立ち、水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値よりも高いと判断された場合、ステップＳ２０２に進み、上記圧縮機１０２のロードを保持または増加する指令を容量制御装置１１２に送る。これによって、上記圧縮機１０２は、スライド弁１１３の開度が保持され（ロードキープ）、あるいはスライド弁１１３の開度が減少される（ロードアップ）。その結果、チラーの冷凍能力が保持または増大されて、水側熱交換器１０１に対する水の出口温度Ｃが下降する。その後、ステップＳ２０１に戻り、水の出口温度Ｃと、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値との比較を再度行う。上記水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値に達するまで、上記ステップＳ２０１およびＳ２０２が繰り返される。
【０００６】
上記ステップＳ２０１において、上記水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値以下であると判断された場合、ステップＳ２０３に進み、圧縮機１０２の現在のロードが、予め設定された最小ロードに達しているか否かを判断する。圧縮機１０２のロードが最小ロードに達していないと判断された場合、ステップＳ２０４に進み、圧縮機１０２のロードを減じる指令を容量制御装置１１２に送る。この指令を受けた容量制御装置１１２は圧縮機１０２のスライド弁１１３の開度を増大し（ロードダウン）、これによってチラーの冷凍能力が減少されて、水の出口温度Ｃが上昇する。その後、ステップＳ２０１に戻り、出口温度Ｃと、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値との比較を再度行う。
【０００７】
上記ステップＳ２０３において、上記圧縮機１０２のロードが最小ロードに達していると判断された場合、ステップＳ２０５に進み、上記圧縮機１０２の停止指令を容量制御装置１１２に送る。これによって、上記圧縮機１０２が停止されて（サーモオフ）、水の温度制御が終了する。ここで、上記水の出口温度Ｃと目標温度Ｂとの比較を継続することによって、ステップＳ２０１以降の工程を再度実行し、チラーが冷却する水の出口温度Ｃを所定の目標温度Ｂ近傍に保持することができる。
【０００８】
上記圧縮機１０２は、上記演算処理装置１１１の指令の下で変更されるロードの最小ロードが、最大ロードに対する２５％に固定されている。この最小ロードは、上記チラーが運転される条件について想定し得る最悪の条件で、チラー内に最低循環冷媒量が確保できるロードである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷凍装置としてのチラーは、上記演算処理装置１１１が、上記圧縮機１０２の最小ロードを最大ロードに対する２５％に固定しているので、上記冷凍装置の運転条件に応じて圧縮機１０２の容量が例えば５％程度まで減少可能である場合であっても、上記圧縮機１０２の容量が２５％に達すると圧縮機１０２を停止させてしまう。したがって、上記圧縮機１０２の容量を、運転条件に応じた最小の容量まで減少できないので、被冷却物である水を高精度に温度制御し難いという問題がある。その結果、水の出口温度Ｃを目標温度Ｂ近傍に保持しようとすると、圧縮機１０２の発停が頻繁になって、冷凍装置の消費電力が増大してしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、水を高精度に温度制御でき、また、省エネルギーが実現できる冷凍装置の制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の冷凍装置の制御方法は、第１熱交換器、圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備えると共に、上記第１熱交換器に被温度制御物を供給し、この被温度制御物の温度を制御する冷凍装置の制御方法において、
上記圧縮機の吸入側の吸入圧力と吐出側の吐出圧力との圧力差に基いて、この圧力差が得られる運転条件の下で運転可能となる圧縮機の最小容量を算出する工程と、
上記圧縮機の容量が上記最小容量に達しているか否かを判断する工程と、
上記第１熱交換器から排出される上記被温度制御物の出口温度が、目標温度近傍にあるか否かを判断する工程と、
上記圧縮機の容量が上記最小容量に達し、かつ上記出口温度が目標温度近傍にあると判断された場合に、上記圧縮機を停止する工程と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の冷凍装置の制御方法によれば、上記圧縮機の吸入圧力と吐出圧力との圧力差に基いて、この圧力差が生じる運転条件の下で圧縮機が運転可能な最小容量が算出される。上記圧縮機の容量が減少して上記最小容量に達し、かつ上記第１熱交換器から排出される上記被温度制御物の出口温度が目標温度近傍にあると判断された場合には、上記圧縮機はそれ以下に容量が減少できないと判断されて、動作が停止される。したがって、この圧縮機は実際の運転条件に対応して、従来の最大容量に対して２５％に固定された最小容量よりも小さい容量に制御できる。その結果、この冷凍装置の制御方法によれば、上記被温度制御物を高精度に温度制御できる。また、上記被温度制御物の温度を目標温度近傍に保持する際、上記圧縮機の発停頻度を低減できて、冷凍装置の省エネルギーが実現できる。また、上記被温度制御物のための配管が保有すべき被温度制御物の最小保有量が低減できる。
【００１３】
本発明は、冷凍装置に関して、圧縮機の吸入圧力と吐出圧力との圧力差と、上記圧縮機の最小容量とが相関することが見出され、これに基いてなされたものである。
【００１４】
請求項２の発明の冷凍装置は、第１熱交換器、圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備えると共に、上記第１熱交換器に被温度制御物を供給し、この被温度制御物の温度を制御する冷凍装置において、
上記圧縮機の吸入側の吸入圧力を検出する吸入圧力センサと、
上記圧縮機の吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、
上記吸入圧力センサからの信号と吐出圧力センサからの信号を受けて、上記圧縮機の吸入圧力と吐出圧力との圧力差を算出する圧力差算出手段と、
上記圧力差算出手段で算出された圧力差に基いて、この圧力差が得られる運転条件の下で運転可能となる圧縮機の最小容量を算出する最小容量算出手段と、
上記圧縮機の容量が、上記最小容量に達したか否かを判定する容量判定手段と、
上記第１熱交換器から排出される上記被温度制御物の出口温度を検出する出口温度センサと、
上記出口温度が目標温度近傍にあるか否かを判定する温度判定手段と、
上記容量判定手段が、上記圧縮機の容量が上記最小容量に達したと判定し、かつ上記温度判定手段が、上記出口温度が目標温度近傍にあると判定した場合に、上記圧縮機を停止する容量制御手段と
を備えることを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載の冷凍装置によれば、上記吸入圧力センサによって上記圧縮機の吸入側の吸入圧力が検出され、上記吐出圧力センサによって上記圧縮機の吐出側の吐出圧力が検出され、上記吸入圧力センサからの信号と吐出圧力センサからの信号を受けた圧力差算出手段によって、上記圧縮機の吸入圧力と吐出圧力との圧力差が算出される。この圧力差に基いて、この圧力差が生じる運転条件の下で圧縮機が減少可能な最小容量が、上記最小容量算出手段によって算出される。この最小容量に上記圧縮機の容量が達したか否かが、上記容量判定手段によって判定される。上記第１熱交換器から排出された上記被温度制御物の出口温度が上記出口温度センサによって検出され、この検出された出口温度が目標温度近傍にあるか否かが、上記温度判定手段で判定される。上記圧縮機の容量が上記最小容量に達したと判断され、かつ上記出口温度が目標温度近傍にあると判定された場合、上記圧縮機は、それ以下に容量が減少できないと判断されて、上記容量制御手段によって停止される。この圧縮機は、実際の運転条件に対応する最小容量に制御されるので、従来の最大容量に対して２５％に固定された最小容量よりも小さい容量に制御できる。その結果、この冷凍装置は、上記被温度制御物を高精度に温度制御できて、上記被温度制御物の温度を目標温度近傍に保持する際、上記圧縮機の発停頻度を低減できて、省エネルギーが実現できる。さらに、上記第１熱交換器に接続された被温度制御物のための配管における被温度制御物の最小保有量が低減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１７】
本発明の冷凍装置の実施形態としてのチラーは、図１の概略構成図で示すように、第１熱交換器としての水側熱交換器１と、圧縮機２と、第２熱交換器としての空気側熱交換器３と、膨張弁４とを順に接続している。上記水側熱交換器１に、被温度制御物としての水を導く入口配管６と、上記水を排出する出口配管７とを備える。上記入口配管６には、水の入口温度を検出する入口温度センサ８を備えると共に、上記出口配管７には、水の出口温度を検出する出口温度センサ９を備える。上記圧縮機２の吸入口には、この圧縮機２の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ１５を備え、上記圧縮機２の吐出口には、この圧縮機２の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ１６を備える。上記入口温度センサ８および出口温度センサ９、並びに上記吸入圧力センサ１５および吐出圧力センサ１６は、演算処理装置１１に電気的に接続されている。上記演算処理装置１１は、圧縮機２の容量制御手段としての容量制御装置１２に電気的に接続されている。上記容量制御装置１２は、上記演算処理装置１１からの信号に基いて圧縮機２のスライドバルブ１３を駆動して、この圧縮機２のロード（容量）を制御するようになっている。
【００１８】
上記演算処理装置１１は、以下に説明する制御処理を実行するためのプログラムが記憶された記憶部と、上記プログラムを実する演算部とを備え、圧力差算出手段、最小容量算出手段、容量判定手段および温度判定手段として機能する。また、上記演算処理装置１１の記憶部には、圧縮機２の吸入圧力と吐出圧力との圧力差の値と、その圧力差が生じる運転条件の下で圧縮機が運転可能な最小ロード（容量）の値とが格納されたテーブルが、予め記憶されている。
【００１９】
図２は、上記演算処理装置１１で実行される制御処理動作を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて、本実施形態のチラーの制御方法を説明する。
【００２０】
まず、上記演算処理装置１１は、吸入圧力センサ１５の検出値と、吐出圧力センサ１６の検出値とから、上記圧縮機２の吸入圧力と吐出圧力との圧力差ΔＰを算出する。そして、上記演算処理装置１１の記憶部に記憶されたテーブルを参照して、上記圧縮機が減少可能な最小ロードの値を算出する（Ｓ１０１）。この最小ロードと、現在の圧縮機２の容量である現在ロードとを比較して、圧縮機２のロードが最小ロードに達しているか否かを判断する（Ｓ１０２）。圧縮機２の現在ロードが最小ロードでない場合、ステップＳ１０３に進んで、水側熱交換器１から排出される水の出口温度Ｃと、この水の出口温度が到達すべき目標温度Ｂと、許容温度差Ｄとの間に、Ｂ−Ｄ＞Ｃの関係が成り立つか否かを判断する。これによって、上記水の出口温度Ｃが上記目標温度Ｂ近傍にあるか否か、すなわち、水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値よりも低いか否かを判断する。上記水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値よりも高くて、Ｂ−Ｄ＞Ｃの関係が成立しないと判断された場合、ステップ１０４に進む。ステップ１０４では、上記水側熱交換器１の水の出口温度Ｃに応じて、圧縮機２のロードを増やし（ロードアップ）、あるいは保持（ロードキープ）する。その後、ステップＳ１０１に戻る。
【００２１】
上記ステップ１０３において、上記水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値よりも低くて、Ｂ−Ｄ＞Ｃの関係が成立すると判断された場合、ステップ１０５に進んで、再度圧縮機２のロードが最小ロードに達しているか否かを判断する。上記圧縮機２のロードが最小ロードに達していないと判断されると、ステップＳ１０６に進んで圧縮機２のロードが減少される（ロードダウン）。上記ステップＳ１０５において、上記圧縮機２のロードが最小ロードに達していると判断された場合、圧縮機２のロードはこれ以下に減少できないので、ステップＳ１０８に進んで圧縮機２が停止される（サーモオフ）。
【００２２】
上記ステップＳ１０２において、圧縮機２の現在ロードが最小ロードに達していると判断した場合、ステップＳ１０７に進んで、水側熱交換器１から排出される水の出口温度Ｃと、この水の出口温度が到達すべき目標温度Ｂと、許容温度差Ｄとの間に、Ｂ−Ｄ＞Ｃの関係が成り立つか否かを判断する。上記水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値よりも高くてＢ−Ｄ＞Ｃの関係が成立しない場合、上記ステップ１０５に進む。一方、上記水の出口温度Ｃが、目標温度Ｂから許容温度差Ｄを差し引いた値よりも低くてＢ−Ｄ＞Ｃの関係が成立する場合、ステップＳ１０８に進んで圧縮機２が停止される（サーモオフ）。
【００２３】
本実施形態のチラーは、圧縮機２の吸入圧力と吐出圧力との圧力差に基いて、この圧力差が得られる運転条件の下での圧縮機２の最小ロードを算出し、その最小ロードに達するまで圧縮機２のロードを減少して、冷凍能力を調節している。
したがって、この圧縮機２は、従来のチラーのような最小ロードが固定されているよりも、実際に運転可能な最小ロードまで圧縮機のロードを調節できて、冷凍能力が従来よりも高精度に調節できる。その結果、上記水側熱交換器１から排出される水の出口温度Ｃが、高精度に温度制御できる。また、上記水の出口温度Ｃを目標温度Ｂ近傍に保持する際、上記圧縮機２を従来よりも小さい最小ロードで運転することによって、チラーを従来よりも小さい冷凍能力で継続運転できるから、上記圧縮機２の発停頻度が少なくできる。その結果、上記圧縮機２の消費エネルギーが低減できる。また、上記水側熱交換器１に接続された水の配管が保持すべき水の最小保有量が低減できる。
【００２４】
上記実施形態において、上記水側熱交換器１は蒸発器として機能して、この水側熱交換器に供給される水を冷却したが、水側熱交換器を凝縮器として機能させて、この水側熱交換器に供給される水を加熱してもよい。
【００２５】
また、上記水側熱交換器１に換えて、水以外の他の被温度制御物の温度を制御する熱交換器を備えてもよい。つまり、本発明は、水以外の他の液体、気体、固体、気液混合体、固液混合体、固気混合体、あるいは固気液混合体のいずれの温度制御を行なう冷凍装置に適用できる。
【００２６】
また、上記圧縮機２は、スライドバルブ１３以外の装置でロードを調節して容量制御してもよく、また、インバータで圧縮機２の回転数を調節して容量制御してもよい。
【００２７】
また、上記圧縮機２の最小容量は、上記演算処理装置１１が記憶部に予め記憶したテーブルを参照して算出したが、圧力差ΔＰの値を予め定められた数式に代入して算出してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍装置の制御方法によれば、第１熱交換器、圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備えると共に、上記第１熱交換器に被温度制御物を供給し、この被温度制御物の温度を制御する冷凍装置の制御方法において、上記圧縮機の吸入側の吸入圧力と吐出側の吐出圧力との圧力差に基いて、この圧力差が得られる運転条件の下で運転可能となる圧縮機の最小容量を算出する工程と、上記圧縮機の容量が上記最小容量に達しているか否かを判断する工程と、上記第１熱交換器から排出される上記被温度制御物の出口温度が、目標温度近傍にあるか否かを判断する工程と、上記圧縮機の容量が上記最小容量に達し、かつ上記出口温度が目標温度近傍にあると判断された場合に、上記圧縮機を停止する工程とを備えるので、上記圧縮機を実際の運転条件に対応して、従来の固定された最小容量よりも小さい容量に制御できる。その結果、上記被温度制御物を高精度に温度制御でき、また、上記被温度制御物を目標温度近傍に保持する場合に圧縮機の発停頻度を減少できて、冷凍装置の省エネルギーが実現できる。また、上記第１熱交換器に接続された被温度制御物の配管における被温度制御物の最小保有量が低減できる。
【００２９】
請求項２の発明の冷凍装置によれば、第１熱交換器、圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備えると共に、上記第１熱交換器に被温度制御物を供給し、この被温度制御物の温度を制御する冷凍装置において、上記圧縮機の吸入側の吸入圧力を検出する吸入圧力センサと、上記圧縮機の吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、上記吸入圧力センサからの信号と吐出圧力センサからの信号を受けて、上記圧縮機の吸入圧力と吐出圧力との圧力差を算出する圧力差算出手段と、上記圧力差算出手段で算出された圧力差に基いて、この圧力差が得られる運転条件の下で運転可能となる圧縮機の最小容量を算出する最小容量算出手段と、上記圧縮機の容量が、上記最小容量まで減少したか否かを判定する容量判定手段と、上記第１熱交換器から排出される上記被温度制御物の出口温度を検出する出口温度センサと、上記出口温度が目標温度近傍にあるか否かを判定する温度判定手段と、上記容量判定手段が、上記圧縮機の容量が上記最小容量まで減少したと判定し、かつ上記温度判定手段が、上記出口温度が目標温度近傍にあると判定した場合に、上記圧縮機を停止する容量制御手段とを備えるので、上記圧縮機を、実際の運転条件に対応して、従来の固定された最小容量よりも小さい容量にまで制御できる。その結果、被温度制御物の温度が高精度に制御でき、また、上記被温度制御物の温度を目標温度近傍に保持する際、圧縮機の発停頻度を低減して省エネルギーが実現できる。また、上記第１熱交換器に接続された被温度制御物の配管における被温度制御物の最小保有量が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のチラーを示す概略構成図である。
【図２】図１のチラーの演算処理装置１１で実行される制御処理動作を示すフローチャートである。
【図３】従来の冷凍装置としてのチラーを示す図である。
【図４】従来のチラーの演算処理装置１１１で実行される制御処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１水側熱交換器
２圧縮機
３空気側熱交換器
４膨張弁
６入口配管
７出口配管
８入口温度センサ
９出口温度センサ
１１演算処理装置
１２容量制御装置
１３スライドバルブ
１５吸入圧力センサ
１６吐出圧力センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method for a refrigeration apparatus and a refrigeration apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is a refrigeration apparatus as shown in FIG. This refrigeration apparatus is a chiller that cools water, and sequentially connects a water-side heat exchanger 101, a compressor 102, an air-side heat exchanger 103, and an expansion valve 104 to the water-side heat exchanger 101. An inlet pipe 106 for leading water to be cooled and an outlet pipe 107 for discharging the cooled water are provided. The inlet pipe 106 includes an inlet temperature sensor 108 that detects the water inlet temperature, and the outlet pipe 107 includes an outlet temperature sensor 109 that detects the water outlet temperature. The inlet temperature sensor 108 and the outlet temperature sensor 109 are electrically connected to an arithmetic processing device 111, and the arithmetic processing device 111 is electrically connected to a capacity control device 112 that controls the load (capacity) of the compressor 102. Has been.
[0003]
The chiller operates as follows. That is, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor 102 is heat-exchanged with air by the air-side heat exchanger 103 to become low-temperature and high-pressure, and this low-temperature and high-pressure refrigerant is decompressed by the expansion valve 104. Low temperature and low pressure. This low-temperature and low-pressure refrigerant evaporates by exchanging heat with water in the water-side heat exchanger 101, and then returns to the compressor 102. In the water-side heat exchanger 101, the high-temperature water led from the inlet pipe 106 is cooled by exchanging heat with the low-temperature and low-pressure refrigerant and discharged from the outlet pipe 107.
[0004]
The chiller controls the temperature of water cooled by the water-side heat exchanger 101 as follows. That is, the arithmetic processing unit 111 changes the load of the compressor 102 based on the signal from the outlet temperature sensor 109, a preset target temperature of water, and the current load of the compressor 102. A command is sent to the capacity control device 112. This capacity control device 112 changes the load of the compressor 102 by changing the opening of the slide valve 113 of the compressor according to the command received from the arithmetic processing unit 111. As a result, the cooling capacity of the chiller is changed, and the outlet temperature of water with respect to the water-side heat exchanger 101 is set to the target temperature.
[0005]
FIG. 4 is a flowchart showing the chiller control processing operation executed by the arithmetic processing unit 111. First, in step S201, there is a relation of an equation of BD> C between the outlet temperature C received from the outlet temperature sensor 109, the target temperature B that the outlet temperature of the water should reach, and the allowable temperature difference D. Judge whether it is true. When the relationship of the above equation is established and the outlet temperature C of the water is determined to be higher than the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B, the process proceeds to step S202, and the load of the compressor 102 is maintained or increased. Command to send to the capacity control device 112. As a result, in the compressor 102, the opening degree of the slide valve 113 is maintained (load keeping) or the opening degree of the slide valve 113 is reduced (loading up). As a result, the refrigerating capacity of the chiller is maintained or increased, and the water outlet temperature C with respect to the water-side heat exchanger 101 is lowered. Thereafter, the process returns to step S201, and the comparison between the water outlet temperature C and the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B is performed again. Steps S201 and S202 are repeated until the water outlet temperature C reaches a value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B.
[0006]
If it is determined in step S201 that the outlet temperature C of the water is equal to or less than the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B, the process proceeds to step S203, and the current load of the compressor 102 is set in advance. It is determined whether or not the specified minimum load has been reached. If it is determined that the load of the compressor 102 has not reached the minimum load, the process proceeds to step S204, and a command to reduce the load of the compressor 102 is sent to the capacity control device 112. Upon receiving this command, the capacity control device 112 increases the opening degree of the slide valve 113 of the compressor 102 (load down), thereby reducing the chiller's refrigeration capacity and increasing the water outlet temperature C. Thereafter, the process returns to step S201, and the comparison between the outlet temperature C and the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B is performed again.
[0007]
If it is determined in step S203 that the load of the compressor 102 has reached the minimum load, the process proceeds to step S205, and a stop command for the compressor 102 is sent to the capacity control device 112. As a result, the compressor 102 is stopped (thermo-off), and the temperature control of the water ends. Here, by continuing the comparison between the outlet temperature C of the water and the target temperature B, the processes after step S201 are executed again, and the outlet temperature C of the water cooled by the chiller is kept in the vicinity of the predetermined target temperature B. can do.
[0008]
In the compressor 102, the minimum load of the load that is changed under the command of the arithmetic processing unit 111 is fixed to 25% of the maximum load. The minimum load is the worst condition that can be assumed for the conditions under which the chiller is operated, and is a load that can secure the minimum circulating refrigerant amount in the chiller.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the chiller as the conventional refrigeration device, the arithmetic processing unit 111 fixes the minimum load of the compressor 102 to 25% with respect to the maximum load. Even if the capacity of the compressor 102 can be reduced to about 5%, for example, the compressor 102 is stopped when the capacity of the compressor 102 reaches 25%. Therefore, since the capacity of the compressor 102 cannot be reduced to the minimum capacity according to the operating conditions, there is a problem that it is difficult to control the temperature of the water to be cooled with high accuracy. As a result, when the outlet temperature C of water is kept near the target temperature B, there is a problem that the compressor 102 is frequently started and stopped, and the power consumption of the refrigeration apparatus increases.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a control method for a refrigeration apparatus that can control the temperature of water with high accuracy and can realize energy saving.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a control method for a refrigeration apparatus according to a first aspect of the present invention includes a first heat exchanger, a compressor, a second heat exchanger, and an expansion valve, and the first heat exchanger is subjected to a temperature. In the control method of the refrigeration apparatus for supplying the controlled object and controlling the temperature of the controlled object,
A step of calculating a minimum capacity of the compressor that can be operated under an operating condition in which the pressure difference is obtained based on a pressure difference between the suction pressure on the suction side and the discharge pressure on the discharge side of the compressor;
Determining whether the capacity of the compressor has reached the minimum capacity;
Determining whether an outlet temperature of the temperature controlled object discharged from the first heat exchanger is in the vicinity of a target temperature;
And a step of stopping the compressor when it is determined that the capacity of the compressor reaches the minimum capacity and the outlet temperature is close to a target temperature.
[0012]
According to the control method for a refrigeration apparatus according to claim 1, based on the pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor, the minimum capacity at which the compressor can be operated under operating conditions in which this pressure difference occurs. Is calculated. When it is determined that the capacity of the compressor has decreased to reach the minimum capacity and the outlet temperature of the temperature controlled object discharged from the first heat exchanger is close to the target temperature, the compression It is determined that the capacity cannot be reduced below that, and the operation is stopped. Therefore, this compressor can be controlled to a capacity smaller than the minimum capacity fixed at 25% with respect to the conventional maximum capacity, corresponding to actual operating conditions. As a result, according to this refrigeration apparatus control method, the temperature controlled object can be temperature controlled with high accuracy. Further, when the temperature of the controlled object is kept near the target temperature, the frequency of starting and stopping the compressor can be reduced, and energy saving of the refrigeration apparatus can be realized. In addition, the minimum amount of the temperature controlled object that the piping for the temperature controlled object should have can be reduced.
[0013]
The present invention has been made on the basis of the correlation between the pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor and the minimum capacity of the compressor with respect to the refrigeration apparatus.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, a refrigeration apparatus includes a first heat exchanger, a compressor, a second heat exchanger, and an expansion valve, and supplies a temperature controlled object to the first heat exchanger. In a refrigeration system that controls the temperature of an object,
A suction pressure sensor for detecting the suction pressure on the suction side of the compressor;
A discharge pressure sensor for detecting a discharge pressure on the discharge side of the compressor;
Pressure difference calculating means for receiving a signal from the suction pressure sensor and a signal from the discharge pressure sensor and calculating a pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor;
Based on the pressure difference calculated by the pressure difference calculating means, a minimum capacity calculating means for calculating the minimum capacity of the compressor that can be operated under the operating conditions for obtaining the pressure difference ;
Capacity determination means for determining whether or not the capacity of the compressor has reached the minimum capacity;
An outlet temperature sensor for detecting an outlet temperature of the temperature controlled object discharged from the first heat exchanger;
Temperature determining means for determining whether or not the outlet temperature is close to the target temperature;
When the capacity determination means determines that the capacity of the compressor has reached the minimum capacity, and the temperature determination means determines that the outlet temperature is near the target temperature, the compressor is stopped. And a capacity control means.
[0015]
In the refrigeration apparatus according to claim 2, the suction pressure on the suction side of the compressor is detected by the suction pressure sensor, and the discharge pressure on the discharge side of the compressor is detected by the discharge pressure sensor. The pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor is calculated by the pressure difference calculation means that receives the signal from the pressure sensor and the signal from the discharge pressure sensor. Based on this pressure difference, the minimum capacity that can be reduced by the compressor under the operating conditions in which this pressure difference occurs is calculated by the minimum capacity calculation means. Whether or not the capacity of the compressor has reached the minimum capacity is determined by the capacity determination means. The outlet temperature of the temperature controlled object discharged from the first heat exchanger is detected by the outlet temperature sensor, and it is determined by the temperature determination means whether or not the detected outlet temperature is in the vicinity of the target temperature. Is done. When it is determined that the capacity of the compressor has reached the minimum capacity, and the outlet temperature is determined to be close to the target temperature, the compressor is determined not to be able to reduce the capacity below, and the Stopped by the capacity control means. Since this compressor is controlled to a minimum capacity corresponding to actual operating conditions, it can be controlled to a capacity smaller than the minimum capacity fixed at 25% of the conventional maximum capacity. As a result, this refrigeration apparatus can control the temperature controlled object with high accuracy, and when the temperature of the temperature controlled object is held near the target temperature, the frequency of starting and stopping the compressor can be reduced, Energy saving can be realized. Further, the minimum amount of the temperature controlled object in the pipe for the temperature controlled object connected to the first heat exchanger can be reduced.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0017]
The chiller as an embodiment of the refrigeration apparatus of the present invention includes a water-side heat exchanger 1 as a first heat exchanger 1, a compressor 2, and a second heat exchanger, as shown in the schematic configuration diagram of FIG. The air side heat exchanger 3 and the expansion valve 4 are connected in order. The water side heat exchanger 1 is provided with an inlet pipe 6 for introducing water as a temperature controlled object and an outlet pipe 7 for discharging the water. The inlet pipe 6 is provided with an inlet temperature sensor 8 that detects the inlet temperature of water, and the outlet pipe 7 is provided with an outlet temperature sensor 9 that detects the outlet temperature of water. The suction port of the compressor 2 includes a suction pressure sensor 15 that detects the suction pressure of the compressor 2, and the discharge pressure sensor that detects the discharge pressure of the compressor 2 is disposed at the discharge port of the compressor 2. 16. The inlet temperature sensor 8 and the outlet temperature sensor 9, and the suction pressure sensor 15 and the discharge pressure sensor 16 are electrically connected to the arithmetic processing unit 11. The arithmetic processing unit 11 is electrically connected to a capacity control device 12 as a capacity control means of the compressor 2. The capacity control device 12 controls the load (capacity) of the compressor 2 by driving the slide valve 13 of the compressor 2 based on the signal from the arithmetic processing device 11.
[0018]
The arithmetic processing unit 11 includes a storage unit storing a program for executing a control process described below, and an arithmetic unit that executes the program, and includes a pressure difference calculating unit, a minimum capacity calculating unit, a capacity determining unit. It functions as a means and a temperature determination means. Further, the storage unit of the arithmetic processing unit 11 stores the value of the pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor 2 and the minimum load (capacity that allows the compressor to operate under the operating conditions in which the pressure difference occurs. ) Is stored in advance.
[0019]
FIG. 2 is a flowchart showing the control processing operation executed by the arithmetic processing unit 11. The chiller control method of the present embodiment will be described using this flowchart.
[0020]
First, the arithmetic processing unit 11 calculates a pressure difference ΔP between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor 2 from the detection value of the suction pressure sensor 15 and the detection value of the discharge pressure sensor 16. Then, with reference to the table stored in the storage unit of the arithmetic processing unit 11, the value of the minimum load that can be reduced by the compressor is calculated (S101). The minimum load is compared with the current load that is the capacity of the current compressor 2 to determine whether or not the load of the compressor 2 has reached the minimum load (S102). If the current load of the compressor 2 is not the minimum load, the process proceeds to step S103, where the outlet temperature C of the water discharged from the water-side heat exchanger 1, the target temperature B that the outlet temperature of the water should reach, and the tolerance It is determined whether or not a relationship of BD> C is established with the temperature difference D. Accordingly, it is determined whether or not the outlet temperature C of the water is in the vicinity of the target temperature B, that is, whether or not the outlet temperature C of the water is lower than a value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B. To do. If it is determined that the outlet temperature C of the water is higher than the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B and it is determined that the relationship of BD> C is not established, the routine proceeds to step 104. In step 104, the load of the compressor 2 is increased (load up) or held (load keep) according to the water outlet temperature C of the water side heat exchanger 1. Then, it returns to step S101.
[0021]
If it is determined in step 103 that the water outlet temperature C is lower than the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B, the process proceeds to step 105. Then, it is determined again whether or not the load of the compressor 2 has reached the minimum load. If it is determined that the load of the compressor 2 has not reached the minimum load, the process proceeds to step S106, and the load of the compressor 2 is reduced (load down). If it is determined in step S105 that the load of the compressor 2 has reached the minimum load, the load of the compressor 2 cannot be reduced below this, so the process proceeds to step S108 and the compressor 2 is stopped ( Thermo off).
[0022]
If it is determined in step S102 that the current load of the compressor 2 has reached the minimum load, the process proceeds to step S107, and the outlet temperature C of the water discharged from the water-side heat exchanger 1 and the outlet of the water It is determined whether or not a relationship of BD> C is established between the target temperature B to be reached and the allowable temperature difference D. If the outlet temperature C of the water is higher than the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B and the relationship of BD> C is not established, the process proceeds to step 105. On the other hand, if the outlet temperature C of the water is lower than the value obtained by subtracting the allowable temperature difference D from the target temperature B and the relationship of BD> C is established, the process proceeds to step S108 and the compressor 2 is stopped. (Thermo-off).
[0023]
The chiller according to the present embodiment calculates the minimum load of the compressor 2 under the operating condition that obtains this pressure difference based on the pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor 2, and uses the minimum load as the minimum load. The refrigeration capacity is adjusted by reducing the load of the compressor 2 until it reaches.
Therefore, the compressor 2 can adjust the load of the compressor to the minimum load that can be actually operated, and the refrigerating capacity is more accurate than the conventional one, rather than the fixed minimum load like the conventional chiller. Can be adjusted. As a result, the outlet temperature C of the water discharged from the water side heat exchanger 1 can be controlled with high accuracy. Further, when the outlet temperature C of the water is maintained in the vicinity of the target temperature B, the chiller can be continuously operated with a refrigerating capacity smaller than the conventional one by operating the compressor 2 with a minimum load smaller than the conventional one. The frequency of starting and stopping the compressor 2 can be reduced. As a result, the energy consumption of the compressor 2 can be reduced. In addition, the minimum amount of water that the water pipe connected to the water-side heat exchanger 1 should hold can be reduced.
[0024]
In the above embodiment, the water-side heat exchanger 1 functions as an evaporator and cools water supplied to the water-side heat exchanger, but the water-side heat exchanger functions as a condenser. Water supplied to the water-side heat exchanger may be heated.
[0025]
Moreover, it replaces with the said water side heat exchanger 1, and you may provide the heat exchanger which controls the temperature of to-be-temperature-controlled things other than water. That is, the present invention can be applied to a refrigeration apparatus that controls the temperature of any liquid other than water, gas, solid, gas-liquid mixture, solid-liquid mixture, solid-gas mixture, or solid-gas-liquid mixture. .
[0026]
The compressor 2 may be capacity-controlled by adjusting the load with an apparatus other than the slide valve 13, or may be capacity-controlled by adjusting the rotational speed of the compressor 2 with an inverter.
[0027]
The minimum capacity of the compressor 2 is calculated by referring to a table previously stored in the storage unit by the arithmetic processing unit 11, but is calculated by substituting the value of the pressure difference ΔP into a predetermined mathematical formula. Also good.
[0028]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the control method of the refrigeration apparatus of the first aspect of the invention, the first heat exchanger includes the first heat exchanger, the compressor, the second heat exchanger, and the expansion valve. supplying a temperature-controlled object, a control method of a refrigeration apparatus for controlling the temperature of the object to be temperature controlled object, based on the pressure difference between the discharge pressure of the suction pressure and the discharge side of the suction side of the compressor, the pressure A step of calculating a minimum capacity of the compressor that can be operated under an operating condition that provides a difference, a step of determining whether or not the capacity of the compressor has reached the minimum capacity, and the first heat exchange. Determining whether or not the outlet temperature of the controlled object discharged from the container is near the target temperature, the capacity of the compressor reaches the minimum capacity, and the outlet temperature is close to the target temperature. A step of stopping the compressor when it is determined that Because comprising, in response to actual operating conditions the compressor can be controlled to a smaller capacity than the conventional fixed minimum capacity. As a result, the temperature controlled object can be temperature-controlled with high accuracy, and when the temperature controlled object is held near the target temperature, the frequency of starting and stopping the compressor can be reduced, and energy saving of the refrigeration apparatus can be realized. . In addition, the minimum amount of the temperature controlled object in the piping of the temperature controlled object connected to the first heat exchanger can be reduced.
[0029]
According to the refrigeration apparatus of the second aspect of the invention, the first heat exchanger, the compressor, the second heat exchanger, and the expansion valve are provided, and the temperature controlled object is supplied to the first heat exchanger, In the refrigeration apparatus for controlling the temperature of the temperature controlled object, a suction pressure sensor for detecting a suction pressure on the suction side of the compressor, a discharge pressure sensor for detecting a discharge pressure on the discharge side of the compressor, and the suction pressure sensor And a pressure difference calculating means for calculating a pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor based on the pressure difference calculated by the pressure difference calculating means. , A minimum capacity calculating means for calculating the minimum capacity of the compressor that can be operated under the operating condition that provides this pressure difference, and a capacity for determining whether or not the capacity of the compressor has decreased to the minimum capacity From the judging means and the first heat exchanger An outlet temperature sensor that detects an outlet temperature of the temperature controlled object that is issued, a temperature determination unit that determines whether or not the outlet temperature is close to a target temperature, and the capacity determination unit, wherein the capacity of the compressor is When it is determined that the capacity has decreased to the minimum capacity, and the temperature determination means determines that the outlet temperature is close to the target temperature, the compressor is provided with capacity control means for stopping the compressor. Corresponding to actual operating conditions, the capacity can be controlled to a capacity smaller than the conventional fixed minimum capacity. As a result, the temperature of the object to be controlled can be controlled with high accuracy, and when the temperature of the object to be controlled is kept near the target temperature, the frequency of starting and stopping the compressor can be reduced to realize energy saving. Moreover, the minimum holding amount of the temperature controlled object in the piping of the temperature controlled object connected to the first heat exchanger can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a chiller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control processing operation executed by the arithmetic processing unit 11 of the chiller shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a chiller as a conventional refrigeration apparatus.
FIG. 4 is a flowchart showing a control processing operation executed by a conventional chiller arithmetic processing unit 111.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water side heat exchanger 2 Compressor 3 Air side heat exchanger 4 Expansion valve 6 Inlet piping 7 Outlet piping 8 Inlet temperature sensor 9 Outlet temperature sensor 11 Processing unit 12 Capacity control device 13 Slide valve 15 Suction pressure sensor 16 Discharge pressure Sensor

Claims

A first heat exchanger (1), a compressor (2), a second heat exchanger (3) and an expansion valve (4) are provided, and a temperature controlled object is supplied to the first heat exchanger (1). In the control method of the refrigeration apparatus for controlling the temperature of the controlled object,
Based on the pressure difference (ΔP) between the suction pressure on the suction side and the discharge pressure on the discharge side of the compressor (2), the compressor can be operated under the operating condition that provides this pressure difference (ΔP). 2) calculating a minimum capacity;
Determining whether the capacity of the compressor (2) has reached the minimum capacity;
Determining whether an outlet temperature (C) of the temperature controlled object discharged from the first heat exchanger is in the vicinity of a target temperature (B);
Stopping the compressor (2) when it is determined that the capacity of the compressor (2) reaches the minimum capacity and the outlet temperature (C) is in the vicinity of the target temperature (B). A method for controlling a refrigeration apparatus comprising:

A first heat exchanger (1), a compressor (2), a second heat exchanger (3) and an expansion valve (4) are provided, and a temperature controlled object is supplied to the first heat exchanger (1). In the refrigeration apparatus for controlling the temperature of the controlled object,
A suction pressure sensor (15) for detecting a suction pressure on the suction side of the compressor (2);
A discharge pressure sensor (16) for detecting a discharge pressure on the discharge side of the compressor (2);
Pressure difference calculating means for receiving the signal from the suction pressure sensor (15) and the signal from the discharge pressure sensor (16) and calculating the pressure difference (ΔP) between the suction pressure and the discharge pressure of the compressor (2). (11) and
Based on the pressure difference (ΔP) calculated by the pressure difference calculating means, the minimum capacity calculation for calculating the minimum capacity of the compressor (2) that can be operated under the operating conditions for obtaining this pressure difference (ΔP). Means (11);
Capacity determination means (11) for determining whether or not the capacity of the compressor (2) has reached the minimum capacity;
An outlet temperature sensor (9) for detecting an outlet temperature (C) of the temperature controlled object discharged from the first heat exchanger (1);
Temperature determining means (11) for determining whether or not the outlet temperature (C) is in the vicinity of the target temperature (B);
The capacity determination means (11) determines that the capacity of the compressor (2) has reached the minimum capacity, and the temperature determination means (11) determines that the outlet temperature (C) is equal to the target temperature (B ) A refrigeration apparatus comprising capacity control means (11, 12) for stopping the compressor (2) when it is determined to be in the vicinity.