JP6135985B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、冷媒回路を構成する圧縮機と、この圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器とを備えた冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including a compressor constituting a refrigerant circuit and a condenser for condensing refrigerant discharged from the compressor.
従来よりスーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗に設置されたショーケース(冷却負荷)に冷媒を供給するこの種冷凍装置においては、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器にて凝縮し、この凝縮した液冷媒をレシーバタンクに一旦貯留した後、各ショーケースに供給している。各ショーケースでは絞り弁にて液冷媒を減圧した後、蒸発器で蒸発させることで、陳列室内の商品を冷却している。 Conventionally, in this type of refrigeration system that supplies refrigerant to showcases (cooling loads) installed in stores such as supermarkets and convenience stores, the refrigerant discharged from the compressor is condensed in a condenser, and the condensed liquid The refrigerant is temporarily stored in the receiver tank and then supplied to each showcase. In each showcase, the liquid refrigerant is depressurized by a throttle valve and then evaporated by an evaporator, thereby cooling the product in the display room.
また、冷凍装置には圧縮機を冷却する目的でインジェクション回路が設けられる。このインジェクション回路は、レシーバタンクに貯留した液冷媒を分流し、絞り弁にて減圧した後、圧縮機の圧縮途中の中間圧部に戻す。そして、このインジェクション回路の絞り弁の弁開度を調整することにより、圧縮機から吐出される冷媒の温度を所定の目標吐出温度に制御していた(例えば、特許文献1参照)。 In addition, the refrigeration apparatus is provided with an injection circuit for the purpose of cooling the compressor. This injection circuit diverts the liquid refrigerant stored in the receiver tank, depressurizes it with a throttle valve, and then returns it to the intermediate pressure part in the middle of compression of the compressor. And the temperature of the refrigerant | coolant discharged from a compressor was controlled by predetermined | prescribed target discharge temperature by adjusting the valve opening degree of the throttle valve of this injection circuit (for example, refer patent document 1).
ここで、前述したショーケースの絞り弁に向かう冷媒を過冷却することでショーケースにおける冷却能力と効率を改善することができることは知られている。そのために、前述したレシーバタンクからショーケースの絞り弁に向かう主流の冷媒を、インジェクション回路を流れる冷媒によって過冷却する過冷却用熱交換器を設けることが考えられる。 Here, it is known that the cooling capacity and efficiency in the showcase can be improved by supercooling the refrigerant directed to the throttle valve of the showcase described above. For this purpose, it is conceivable to provide a supercooling heat exchanger that supercools the mainstream refrigerant from the receiver tank toward the throttle valve of the showcase by the refrigerant flowing through the injection circuit.
この場合、過冷却用熱交換器にはインジェクション回路の絞り弁にて減圧された分流冷媒(インジェクション用の冷媒)が流入し、過冷却用熱交換器にて当該分流冷媒が蒸発するときに生じる吸熱作用で主流を流れてショーケースの絞り弁に向かう冷媒を過冷却するものであるが、特に冷媒量が不足する状況では、レシーバタンクから出てショーケースの絞り弁に向かう主流の冷媒にフラッシュガスが発生し、過冷却用熱交換器において分流冷媒を蒸発させても十分に過冷却することができなくなる問題があった。 In this case, the sub-cooled heat exchanger is supplied with the diverted refrigerant (injection refrigerant) decompressed by the throttle valve of the injection circuit, and is generated when the diverted refrigerant evaporates in the super-cooling heat exchanger. The refrigerant that flows through the mainstream due to endothermic action and supercools the refrigerant toward the showcase throttle valve. There is a problem in that gas is generated, and even if the shunt refrigerant is evaporated in the supercooling heat exchanger, the supercooling cannot be sufficiently performed.
また、過冷却用熱交換器で主流の冷媒を過冷却するために、分流されたインジェクション用の冷媒の温度は当該過冷却を行わない場合に比べれば上昇することになる。従って、圧縮機を冷却する能力は減少するので、目標吐出温度による絞り弁の制御によりインジェクション回路を経て圧縮機に戻る冷媒量は増えることになる。圧縮機に戻る冷媒量が増えれば圧縮機の圧縮仕事量が増えることになるので、通常はこの圧縮仕事量が増えることによる効率の悪化と過冷却用熱交換器における過冷却による効率の改善との兼ね合いで総体的なCOPが改善されるように絞り弁の制御と目標吐出温度を設定することになる。 Further, since the main refrigerant is supercooled by the supercooling heat exchanger, the temperature of the divided refrigerant for injection is increased as compared with the case where the supercooling is not performed. Therefore, since the ability to cool the compressor decreases, the amount of refrigerant that returns to the compressor through the injection circuit is increased by controlling the throttle valve according to the target discharge temperature. If the amount of refrigerant returning to the compressor increases, the compression work of the compressor will increase. Usually, the efficiency deterioration due to the increase of the compression work and the improvement of the efficiency due to the supercooling in the supercooling heat exchanger Therefore, the control of the throttle valve and the target discharge temperature are set so that the overall COP is improved.
しかしながら、この目標吐出温度を固定して制御したとき、例えばショーケースの蒸発器における冷媒の蒸発温度が冷蔵領域であるときにCOPが改善される目標吐出温度に固定してインジェクション回路の絞り弁を制御した場合、陳列室内を冷凍温度に冷却するために冷媒の蒸発温度が冷凍領域となるショーケースの場合、圧縮機の吐出温度も高くなるため、インジェクション回路を経て圧縮機の中間圧部に戻される冷媒量が増大する。 However, when this target discharge temperature is fixed and controlled, for example, when the refrigerant evaporation temperature in the showcase evaporator is in the refrigeration region, the injection valve throttle valve is fixed at the target discharge temperature at which COP is improved. When controlled, in the case of a showcase where the refrigerant evaporating temperature is in the refrigeration region in order to cool the display room to the refrigeration temperature, the discharge temperature of the compressor also rises, so it is returned to the intermediate pressure part of the compressor via the injection circuit. The amount of refrigerant to be increased.
インジェクション回路により圧縮機に戻される冷媒量が増えれば、過冷却用熱交換器における主流の冷媒の過冷却量も増えることになるが、圧縮機における圧縮仕事量の増大分が過大となり、総体的なCOPは悪化してしまうと云う問題もあった。 If the amount of refrigerant returned to the compressor by the injection circuit increases, the amount of subcooling of the mainstream refrigerant in the supercooling heat exchanger also increases, but the amount of increase in the compression work in the compressor becomes excessive, and overall There was also a problem that the COP would get worse.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、凝縮器を出た冷媒を効果的に過冷却することにより、冷媒回路の運転効率改善することができる冷凍装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and a refrigeration apparatus capable of improving the operation efficiency of a refrigerant circuit by effectively supercooling the refrigerant discharged from the condenser. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、冷媒回路を構成する圧縮機と、凝縮器と、前記圧縮機から出た液冷媒を貯留するレシーバタンクと、前記凝縮器に並設されて前記レシーバタンクから出た液冷媒を過冷却する過冷却器と、前記レシーバタンクの液冷媒を絞り弁にて減圧した後、前記圧縮機の中間圧部に戻すインジェクション回路と、前記絞り弁にて減圧した冷媒を蒸発させることにより、前記凝縮器から出た主流の冷媒を過冷却する過冷却用熱交換器と、前記圧縮機の所定の目標吐出温度に基づいて前記絞り弁の弁開度を制御する制御装置を備えた冷凍装置において、前記制御装置は、前記主流の冷媒の蒸発温度が冷蔵領域である場合は第1の目標吐出温度に基づき、冷凍領域である場合には該第1の目標吐出温度よりも高い第2の目標吐出温度に基づき前記絞り弁の弁開度を制御することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a refrigeration apparatus according to the present invention is provided in parallel with a compressor that constitutes a refrigerant circuit, a condenser, a receiver tank that stores liquid refrigerant discharged from the compressor, and the condenser. A subcooler that supercools the liquid refrigerant that has flowed out of the receiver tank, an injection circuit that depressurizes the liquid refrigerant in the receiver tank with a throttle valve, and then returns the intermediate refrigerant to the intermediate pressure portion of the compressor; and the throttle valve A subcooling heat exchanger that supercools the mainstream refrigerant that has flowed out of the condenser by evaporating the decompressed refrigerant, and a valve opening of the throttle valve based on a predetermined target discharge temperature of the compressor In the refrigeration apparatus including the control device for controlling the temperature, the control device is based on the first target discharge temperature when the evaporation temperature of the mainstream refrigerant is in the refrigeration region, and the first when the evaporation temperature is in the refrigeration region. Higher than the target discharge temperature And controlling the valve opening degree of the throttle valve based on the second target discharge temperature.
請求項3の発明の冷凍装置は、上記発明において制御装置は、前記主流の冷媒の過熱度が所定の小さい領域においては、前記冷蔵領域における前記第1の目標吐出温度を更に低い第3の目標吐出温度に下げることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the refrigeration apparatus according to the third aspect , wherein the control device is configured to lower the first target discharge temperature in the refrigeration region in a region where the degree of superheat of the mainstream refrigerant is a predetermined small value. The temperature is lowered to the discharge temperature .
請求項3の発明の冷凍装置は、上記各発明において前記制御装置は、前記冷媒回路の低圧圧力に基づいて前記主流の冷媒の蒸発温度及び/又は過熱度を検出することを特徴とする。 A refrigeration apparatus according to a third aspect of the invention is characterized in that, in each of the above inventions, the control device detects an evaporation temperature and / or a superheat degree of the mainstream refrigerant based on a low pressure of the refrigerant circuit .
請求項4の発明の冷凍装置は、上記発明において制御装置は、前記圧縮機の起動直後においては、前記第1の目標吐出温度を維持し、前記第2の目標吐出温度への変更を禁止することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the above invention, the control device maintains the first target discharge temperature and prohibits the change to the second target discharge temperature immediately after the compressor is started. It is characterized by that.
請求項5の発明の冷凍装置は、上記発明において制御装置は、前記絞り弁の最低弁開度を全閉位置よりも大きい所定の値とすることを特徴とする。 The refrigeration apparatus according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in the above invention, the control device sets the minimum valve opening of the throttle valve to a predetermined value larger than the fully closed position .
本発明によれば、冷媒回路を構成する圧縮機と、冷媒回路を構成する圧縮機と、凝縮器と、前記圧縮機から出た液冷媒を貯留するレシーバタンクと、前記凝縮器に並設されて前記レシーバタンクから出た液冷媒を過冷却する過冷却器と、前記レシーバタンクの液冷媒を絞り弁にて減圧した後、前記圧縮機の中間圧部に戻すインジェクション回路と、前記絞り弁にて減圧した冷媒を蒸発させることにより、前記凝縮器から出た主流の冷媒を過冷却する過冷却用熱交換器と、前記圧縮機の所定の目標吐出温度に基づいて前記絞り弁の弁開度を制御する制御装置を備えた冷凍装置において、前記制御装置は、前記主流の冷媒の蒸発温度が冷蔵領域である場合は第1の目標吐出温度に基づき、冷凍領域である場合には該第1の目標吐出温度よりも高い第2の目標吐出温度に基づき前記絞り弁の弁開度を制御するようにしたので、過冷却用熱交換器を流れる主流の冷媒を、絞り弁にて減圧された分流冷媒が蒸発することにより過冷却することが可能となると共に、レシーバタンクから出た液冷媒を凝縮器に並設された過冷却器にて過冷却した後、前記主流の冷媒として過冷却用熱交換器に流すので、レシーバタンク後のフラッシュガスの発生も解消若しくは抑制することが可能となる。
これにより、凝縮器を出た冷媒を効果的に過冷却して冷媒回路の運転効率を著しく改善することができるようなる。この場合、レシーバタンクから出た冷媒が再度凝縮器に並設された過冷却器に戻るかたちとなる。
この場合、圧縮機の所定の目標吐出温度に基づいて絞り弁の弁開度を制御する制御装置を設け、この制御装置により、前記主流の冷媒の蒸発温度に基づいて絞り弁を制御する目標吐出温度を変更するようにすれば、例えば、制御装置が、主流の冷媒の蒸発温度が冷蔵領域である場合は目標吐出温度を第1の目標吐出温度とし、冷凍領域である場合には該第1の目標吐出温度よりも高い第2の目標吐出温度に上昇させることで、冷凍領域においてインジェクション回路から過剰な量の冷媒が圧縮機の中間圧部に戻る不都合を防止し、冷媒の蒸発温度に拘わらず、冷蔵領域から冷凍領域に渡ってインジェクション回路により最適な量の冷媒を圧縮機に戻し、高い運転効率を実現することが可能となる。
According to the present invention, the compressor constituting the refrigerant circuit, the compressor constituting the refrigerant circuit, the condenser, the receiver tank storing the liquid refrigerant discharged from the compressor, and the condenser are arranged in parallel. A subcooler that supercools the liquid refrigerant that has flowed out of the receiver tank, an injection circuit that depressurizes the liquid refrigerant in the receiver tank with a throttle valve, and then returns the intermediate refrigerant to the intermediate pressure portion of the compressor; and the throttle valve A subcooling heat exchanger that supercools the mainstream refrigerant that has flowed out of the condenser by evaporating the decompressed refrigerant, and a valve opening of the throttle valve based on a predetermined target discharge temperature of the compressor In the refrigeration apparatus including the control device for controlling the temperature, the control device is based on the first target discharge temperature when the evaporation temperature of the mainstream refrigerant is in the refrigeration region, and the first when the evaporation temperature is in the refrigeration region. Higher than the target discharge temperature Since so as to control the valve opening degree of the throttle valve based on the second target discharge temperature, the mainstream of the refrigerant flowing through the heat exchanger for supercooling, by diverting refrigerant evaporates, which is decompressed by the throttle valve over Since it is possible to cool the liquid refrigerant from the receiver tank after being supercooled by a supercooler arranged in parallel with the condenser, it flows to the supercooling heat exchanger as the main refrigerant. Generation of flash gas after the tank can be eliminated or suppressed.
As a result, the refrigerant exiting the condenser can be effectively subcooled, and the operation efficiency of the refrigerant circuit can be significantly improved. In this case, the refrigerant discharged from the receiver tank is returned to the supercooler arranged in parallel with the condenser.
In this case, a control device for controlling the valve opening degree of the throttle valve based on a predetermined target discharge temperature of the compressor is provided, and the target discharge for controlling the throttle valve based on the evaporation temperature of the mainstream refrigerant by the control device. If the temperature is changed, for example, the control device sets the target discharge temperature as the first target discharge temperature when the evaporation temperature of the mainstream refrigerant is in the refrigeration region, and the first when the evaporation temperature is in the refrigeration region. Is increased to a second target discharge temperature that is higher than the target discharge temperature, thereby preventing an excessive amount of refrigerant from returning from the injection circuit to the intermediate pressure portion of the compressor in the refrigeration region. Instead, an optimum amount of refrigerant is returned to the compressor by the injection circuit from the refrigeration region to the refrigeration region, and high operating efficiency can be realized.
また、請求項2の発明の如く制御装置が、主流の冷媒の過熱度が所定の小さい領域においては、冷蔵領域における第1の目標吐出温度を更に低い第3の目標吐出温度に下げるようにすれば、主流の冷媒の過熱度が小さく、圧縮機の吐出温度も低くなる状況において、インジェクション回路に流れる冷媒量を維持し、過冷却用熱交換器における冷媒の過冷却を確保することができるようになる。 According to a second aspect of the present invention, the controller is configured to lower the first target discharge temperature in the refrigeration region to a lower third target discharge temperature in a region where the degree of superheat of the mainstream refrigerant is a predetermined small value. For example, in a situation where the degree of superheat of the mainstream refrigerant is small and the discharge temperature of the compressor is low, it is possible to maintain the amount of refrigerant flowing in the injection circuit and to ensure overcooling of the refrigerant in the supercooling heat exchanger. become.
この場合、請求項3の発明の如く制御装置が、冷媒回路の低圧圧力に基づいて主流の冷媒の蒸発温度及び/又は過熱度を検出するようにすれば、ショーケース等の冷却負荷に冷媒を供給する冷凍装置の如く、冷却負荷側から蒸発温度に関する情報が得られない場合にも、上記各発明の制御を的確に実現することが可能となる。
In this case, if the control device detects the evaporation temperature and / or superheat degree of the mainstream refrigerant based on the low pressure of the refrigerant circuit as in the invention of
また、請求項4の発明の如く制御装置が、圧縮機の起動直後においては、第1の目標吐出温度を維持し、第2の目標吐出温度への変更を禁止するようにすれば、起動直後における圧縮機の吐出温度の異常上昇を未然に回避することが可能となる。 Further, if the control device maintains the first target discharge temperature and prohibits the change to the second target discharge temperature immediately after the start of the compressor as in the invention of the fourth aspect , immediately after the start. Thus, it is possible to avoid an abnormal increase in the discharge temperature of the compressor.
更に、請求項5の発明の如く制御装置が、絞り弁の最低弁開度を全閉位置よりも大きい所定の値とするようにすれば、上記の如き圧縮機の圧縮仕事量の増大を抑制する制御を行っても、過冷却用熱交換器において最低限の過冷却効果を確保することが可能となる。
Furthermore, the control device as of the invention of
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。実施例の冷凍装置1はスーパーマーケットやコンビニエンスストア等の店舗に一台若しくは複数台設置されたショーケース(冷却負荷)Sに冷媒を分配供給するものであり、定速型の圧縮機2(コンプレッサNo.1)と、インバータにより制御される回転数可変型の圧縮機3(コンプレッサNo.2)を備えている。尚、実施例の冷媒としてはR−404Aを採用するが、それに限るものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The
実施例の各圧縮機2、3は何れもスクロール圧縮機であり、それぞれの吐出配管4、6は合流器7にて合流された後、オイルセパレータ8に接続されている。このオイルセパレータ8は各圧縮機2、3から吐出された冷媒中のオイルを分離するもので、分離されたオイルはサービス弁9、ストレーナ10、オイル戻し用電磁弁11、12、及び、キャピラリチューブ13、14が接続されたオイルリターン回路16、17により各圧縮機2、3に戻される。
Each of the
オイルセパレータ8の冷媒出口配管18は凝縮器21に接続され、凝縮器21の出口配管22はレシーバタンク23の入口に接続されている。このレシーバタンク23は凝縮器21にて凝縮した液冷媒を一旦貯留するもので、その下部に接続された冷媒出口配管24(主流)は、凝縮器21と並設されて実施例では一体化された過冷却器19に接続されている。図中Fはこれら凝縮器21及び過冷却器19に外気を通風して空冷するための凝縮器用送風機であり、実施例では二台設置されている。過冷却器19はレシーバタンク23から出た液冷媒を過冷却するための熱交換器であり、その機能を奏するために凝縮器21と同一の風路内に配置され、且つ、凝縮器用送風機Fによる空気流中において凝縮器21の上流側に設けられている。
The
過冷却器19の冷媒出口配管25は、分岐器26にて第1の主流配管27Aと第2の主流配管27Bに分岐した後、合流器28で再び合流し、次に、配管29のフィルタドライヤ31及びモイスチャインジケータ32を経てバルブ35を介し、高圧液管33に接続されている。この高圧液管33に各ショーケース(冷却負荷)Sの絞り弁(電動弁)34及び蒸発器36が接続され、各ショーケースSの蒸発器36の出口は低圧ガス管37に接続される。
The
低圧ガス管37はバルブ40を介してストレーナ38及びアキュームレータ39に順次接続される。このアキュームレータ39は蒸発器36から出た未蒸発の液冷媒とガス冷媒を分離するもので、アキュームレータ39のガス冷媒出口が各圧縮機2、3の吸込配管41、42に接続されている。
The low
また、レシーバタンク23の下部にはインジェクション回路46、47が接続されている。各インジェクション回路46、47は凝縮器21にて凝縮し、レシーバタンク23に貯留された液冷媒の一部を取り出して分流し、各圧縮機2、3の圧縮途中における中間圧部に戻すことで圧縮機2、3を冷却するために用いられるもので(リキッドインジェクション)、それぞれサービス弁48、49、ストレーナ51、52、絞り弁(電動弁)53、54、電磁弁56、57を直列に有して各圧縮機2、3に接続されている。
In addition,
また、圧縮機2用のインジェクション回路46の絞り弁53の下流側の配管58は、前記第1の主流配管27Aと共に第1の過冷却用熱交換器61(エコノマイザNo.1)に設けられる。この第1の過冷却用熱交換器61にて配管58を流れる分流された冷媒と第1の主流配管27Aを流れる主流の冷媒は熱交換するように構成されている。更に、圧縮機3用のインジェクション回路47の絞り弁54の下流側の配管59は、前記第2の主流配管27Bと共に第2の過冷却用熱交換器62に設けられる。この第2の過冷却用熱交換器62(エコノマイザNo.2)にて配管59を流れる分流された冷媒と第2の主流配管27Bを流れる主流の冷媒は熱交換するように構成されている。以上により実施例の冷凍装置1の冷媒回路Rが構成されている。
A
尚、実施例では上記圧縮機2、3、凝縮器21及び過冷却器19、レシーバタンク23、インジェクション回路46、47、過冷却用熱交換器61、62等の図1におけるショーケースS及び高圧液管33、低圧ガス管37以外の各機器(バルブ35、40までの冷媒回路R)は、一体に設置されて冷凍機45を構成する。前記各バルブ35、40はこの冷凍機45から外部に臨んで設けられ、それぞれ高圧液管33、低圧ガス管37に接続されるものである。そして、冷凍機45は店舗の屋内に設置されている(凝縮器一体型)。
In the embodiment, the
また、68、69は各圧縮機2、3内のオイルレベルを検出するフロートスイッチである。更に、63、64は各圧縮機2、3内の高圧圧力を検出して動作する高圧圧力スイッチであり、66はオイルセパレータ8の冷媒出口配管18(高圧配管)に接続された高圧圧力センサである。また、67はアキュームレータ39の下流側の低圧配管に接続された低圧圧力センサである。また、各圧縮機2、3には冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ(ウェルパイプ)71、72が取り付けられている。更に、アキュームレータ39には該アキュームレータ39内の冷媒の温度を検出するアキュームレータ温度センサ73が取り付けられている。
各スイッチ及びセンサの出力は汎用マイクロコンピュータから成る制御装置Cに接続され、制御装置Cはこれらの動作や検出値に基づいて各圧縮機2及び圧縮機3の運転(圧縮機3は回転数制御)や、電磁弁11、12、56、57の開閉、絞り弁53、54の弁開度を制御する。
The output of each switch and sensor is connected to a control device C composed of a general-purpose microcomputer, and the control device C operates each
以上の構成で次に動作を説明する。制御装置Cは低圧圧力センサ67が検出する冷媒回路Rの低圧圧力に基づき、圧縮機2及び3の運転台数を決定すると共に、圧縮機3についてはインバータにより回転数制御を実行する。圧縮機2及び3が運転されると、各圧縮機2、3にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は吐出配管4、6に吐出され、合流してオイルセパレータ8に流入する。
Next, the operation of the above configuration will be described. The control device C determines the number of
そこで前述したようにオイルが分離され、冷媒は次に冷媒出口配管18、逆止弁19を経て凝縮器21に流入する。凝縮器21には凝縮器用送風機Fにより外気が通風されており、冷媒は凝縮器21内でで空冷されて凝縮液化する。凝縮器21で液化した冷媒は出口配管22を経てレシーバタンク23に至り、そこで一旦貯留される。
Therefore, the oil is separated as described above, and the refrigerant then flows into the
このレシーバタンク23内の液冷媒(主流)は、出口配管24から出て次に過冷却器19に入る。この過冷却器19には凝縮器21を通過する前の温度の低い外気が凝縮器用送風機Fにより通風されるので、レシーバタンク23から出た主流の液冷媒は、この過冷却器19内で更に空冷されて過冷却される。過冷却器19で過冷却された液冷媒(主流)は、冷媒出口配管25から出て第1及び第2の主流配管27A、27B内をそれぞれ流れた後、合流して配管29に至り、フィルタドライヤ31、モイスチャインジケータ32を経てバルブ35より冷凍機45から出て高圧液管33に流入して行く。
The liquid refrigerant (main stream) in the
高圧液管33に流入した液冷媒は各ショーケースSに至り、絞り弁34にて減圧された後、蒸発器36に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で陳列室内を冷却する。蒸発器36を出た冷媒は低圧ガス管37を経てバルブ40より冷凍機45内に入り、ストレーナ38を経て次にアキュームレータ39に入る。そこで、気液が分離されたガス冷媒のみが吸込配管41、42から各圧縮機2、3に吸い込まれる循環を繰り返す。
The liquid refrigerant flowing into the high-
一方、レシーバタンク23内の液冷媒の一部は取り出され、各インジェクション回路46、47に分流されて流入する。インジェクション46に流入した分流冷媒(インジェクション冷媒)は、サービス弁48、ストレーナ51を経て絞り弁53に至る。そこで冷媒は減圧された後、第1の過冷却用熱交換器61の配管58に流入して蒸発する。このときの吸熱作用により第1の主流配管27A内を流れる主流の液冷媒を更に過冷却する。第1の過冷却用熱交換器61を出た冷媒は次に電磁弁56(開放)を経て圧縮機2の中間圧部に戻され、圧縮機2を冷却する。
On the other hand, a part of the liquid refrigerant in the
また、インジェクション47に流入した分流冷媒(インジェクション冷媒)は、サービス弁49、ストレーナ52を経て絞り弁54に至る。そこで冷媒は減圧された後、第2の過冷却用熱交換器62の配管59に流入して蒸発する。このときの吸熱作用により第2の主流配管27B内を流れる主流の液冷媒を更に過冷却する。第2の過冷却用熱交換器62を出た冷媒は次に電磁弁57(開放)を経て圧縮機3の中間圧部に戻され、圧縮機3を冷却する。
Further, the diverted refrigerant (injection refrigerant) flowing into the
ここで、特に冷媒回路R内の冷媒量が不足する状況では、レシーバタンク23から出てショーケースSの絞り弁34に向かう主流の冷媒にフラッシュガスが発生し、過冷却用熱交換器61、62においてインジェクション回路46、47の分流冷媒を蒸発させても十分に過冷却することができなくなるが、過冷却器19を出た冷媒を過冷却用熱交換器61、62に主流の冷媒として流すようにしたので、レシーバタンク23後にフラッシュガスが発生した冷媒が過冷却用熱交換器61、62に流入する不都合を解消若しくは抑制することが可能となる。
Here, particularly in a situation where the amount of refrigerant in the refrigerant circuit R is insufficient, flash gas is generated in the mainstream refrigerant flowing out of the
これにより、過冷却用熱交換器61、62を流れるフラッシュガスを含まない、或いは、フラッシュガスの少ない主流の液冷媒を、絞り弁53、54にて減圧された分流冷媒が蒸発することにより更に過冷却することができるようになり、凝縮器21を出た冷媒を効果的に過冷却して冷媒回路Rの運転効率を著しく改善することができるようなる。この場合、レシーバタンク23から出た冷媒が再度凝縮器21に並設された過冷却器19に戻るかたちとなるため、実施例の如く圧縮機2、3、凝縮器21、及び、レシーバタンク23が一体に設置されて冷凍機45を構成する冷凍装置1に特に有効である。
As a result, the main-stream liquid refrigerant that does not contain the flash gas flowing through the supercooling
また、レシーバタンク23から取り出した液冷媒を絞り弁53、54に流すようにしているので、絞り弁53、54に流入する分流冷媒としてレシーバタンク23内の液冷媒を利用することができるようになり、分流冷媒の蒸発による主流の冷媒の過冷却作用を支障無く確保することができるようになる。
Further, since the liquid refrigerant taken out from the
次に、図2以降を用いて制御装置Cによる各インジェクション回路46、47の絞り弁53、54の弁開度制御について説明する。尚、制御装置Cは電源投入と共に各インジェクション回路46、47の電磁弁56、57を開く。そして、各吐出温度センサ71、72が検出する各圧縮機2、3の冷媒の吐出温度とその目標値である所定の目標吐出温度とに基づき、吐出温度が目標吐出温度になるように各絞り弁53、54の弁開度を独立して制御する。
Next, the valve opening control of the
制御装置Cは低圧圧力センサ67が検出する冷媒回路Rの低圧圧力に基づき、この低圧圧力から換算される蒸発器36の冷媒の蒸発温度を検出しており、蒸発器36における冷媒の蒸発温度が例えば−15℃以上の冷蔵領域である場合、制御装置Cは目標吐出温度を例えば+95℃〜+100℃(下限値+95℃、上限値+100℃)の第1の目標吐出温度とする(図2)。具体的には吐出温度センサ71、72が検出する各圧縮機2、3の吐出温度が、+100℃を超えた場合、各絞り弁53、54の弁開度を所定パルス増大させる。即ち、圧縮機2、3の中間圧部に戻される冷媒量(インジェクション量)を増大させて圧縮機2、3の冷却能力を増大させる。また、+95℃〜+100℃の間にある場合は弁開度は変更しない。そして、吐出温度が+95℃より下回った場合は弁開度を所定パルス縮小させ、インジェクション量を減少させる。これによって圧縮機2、3の吐出温度を第1の目標吐出温度の範囲(+95℃〜+100℃)内に制御する。
Based on the low pressure of the refrigerant circuit R detected by the
尚、絞り弁53、54の弁開度の変更周期は例えば5秒とされる。また、本実施例において制御装置Cは、絞り弁53、54の最低弁開度(通常は全閉位置の40パルス)を全閉位置よりも大きい所定の値、例えば100パルスとする。
In addition, the change period of the valve opening degree of the
また、制御装置Cは蒸発器36における冷媒の蒸発温度に基づいて目標吐出温度を変更する。具体的には、蒸発器36における冷媒の蒸発温度が例えば−20℃以下の冷凍領域である場合は、目標吐出温度を前記第1の目標吐出温度より高い例えば+110℃〜+115℃(下限値+110℃、上限値+115℃)の第2の目標吐出温度に上げる(図2)。具体的には吐出温度センサ71、72が検出する各圧縮機2、3の吐出温度が、+115℃を超えた場合、各絞り弁53、54の弁開度を所定パルス増大させる。即ち、圧縮機2、3の中間圧部に戻される冷媒量(インジェクション量)を増大させて圧縮機2、3の冷却能力を増大させる。また、+110℃〜+115℃の間にある場合は弁開度は変更しない。そして、吐出温度が+110℃より下回った場合は弁開度を所定パルス縮小させ、インジェクション量を減少させる。これによって圧縮機2、3の吐出温度を第2の目標吐出温度の範囲(+110℃〜+115℃)内に制御する。
Further, the control device C changes the target discharge temperature based on the refrigerant evaporation temperature in the
尚、蒸発温度−20℃〜−15℃の間には制御上のヒステリシスを持たせており、蒸発温度が−15℃より下がって−20℃になると第2の目標吐出温度に変更され、−20℃より上がって−15℃になると第1の目標吐出温度に変更される制御となる。また、この場合の変更周期も例えば5秒としている。 Incidentally, there is a control hysteresis between the evaporation temperatures of −20 ° C. and −15 ° C., and when the evaporation temperature falls below −15 ° C. to −20 ° C., the second target discharge temperature is changed. When the temperature rises from 20 ° C. to −15 ° C., the control is changed to the first target discharge temperature. Also, the change period in this case is set to 5 seconds, for example.
ここで、前記第1の目標吐出温度がショーケースSの蒸発器36における冷媒の蒸発温度が冷蔵領域であるときにCOPが改善される目標吐出温度である場合、ショーケースSの陳列室内を冷凍温度に冷却するために冷媒の蒸発温度が冷凍領域となるショーケースSのときは、圧縮機2、3の吐出温度も高くなるため、インジェクション回路46、47を経て圧縮機2、3の中間圧部に戻される冷媒量が増大してしまう。このインジェクション回路46、47により圧縮機2、3に戻される冷媒量が増えれば、過冷却用熱交換器61、62における主流の冷媒の過冷却量も増えることになるが、圧縮機2、3における圧縮仕事量の増大分が過大となるため、総体的なCOPが悪化してしまう。
Here, when the first target discharge temperature is a target discharge temperature at which COP is improved when the refrigerant evaporation temperature in the
しかしながら、上述したように、制御装置Cは主流の冷媒が蒸発する蒸発器36の冷媒の蒸発温度が冷蔵領域である場合は、圧縮機2、3の目標吐出温度を第1の目標吐出温度とし、冷凍領域である場合にはこの目標吐出温度を、第1の目標吐出温度よりも高い第2の目標吐出温度に上昇させるので、冷凍領域においてインジェクション回路46、47から過剰な量の冷媒が圧縮機2、3の中間圧部に戻る不都合を防止することができるようになる。それによって、蒸発器36における冷媒の蒸発温度に拘わらず、ショーケースSの陳列室内が冷蔵領域として使用される状況から冷凍領域として使用される状況に渡ってインジェクション回路46、47により最適な量の冷媒を圧縮機2、3に戻し、高い運転効率を実現することが可能となる。
However, as described above, the control device C sets the target discharge temperature of the
また、制御装置Cは絞り弁53、54の最低弁開度を全閉位置(40パルス)よりも大きい値(100パルス)にしているので、上記のような圧縮機2、3の圧縮仕事量の増大を抑制する制御を行っても、過冷却用熱交換器61、62において最低限の過冷却効果を確保することが可能となる。
Since the control device C sets the minimum valve opening of the
また、制御装置Cはアキュームレータ温度センサ73が検出するアキュームレータ39内の冷媒温度と、低圧圧力センサ67が検出する冷媒回路Rの低圧圧力から換算される蒸発器36の蒸発温度との差に基づき、蒸発器36における冷媒の過熱度を検出している。尚、ショーケースS側の図示しない制御装置は、自らが検出した蒸発器36における冷媒の過熱度に基づき、過熱度がその目標値となるように絞り弁34を制御しているが、上述のようにアキュームレータ39内の冷媒温度と換算蒸発温度から検出した過熱度にて、蒸発温度−20℃以上が過熱度可変領域(図4の線L1より下の過熱度が所定の小さい領域)となった場合、制御装置Cは図3に示すように、冷蔵領域での目標吐出温度を、前記第1の目標吐出温度より更に低い例えば+85℃〜+90℃(下限値+85℃、上限値+90℃)の第3の目標吐出温度に下げる(図3)。
Further, the control device C is based on the difference between the refrigerant temperature in the
ここで、蒸発器36における冷媒の過熱度が小さくなると、圧縮機2、3の吐出温度も低くなるため、例えば吐出温度が90℃前後に低下している状況では、絞り弁53、54を制御する目標吐出温度を前記第1の目標吐出温度の場合、絞り弁53、54の弁開度は小さくなり、殆どインジェクション回路46、47に冷媒が流れなくなる。それでは各過冷却用熱交換器61、62における主流冷媒の過冷却が殆どできなくなってしまうが、上述の如く目標吐出温度を第1の目標吐出温度より更に低い第3の目標吐出温度に下げることで、主流の冷媒の過熱度が小さく、圧縮機2、3の吐出温度も低くなる状況において、インジェクション回路46、47に流れる冷媒量を維持し、過冷却用熱交換器61、62における冷媒の過冷却を確保することができるようになる。
Here, when the degree of superheat of the refrigerant in the
また、制御装置Cは、圧縮機2又は圧縮機3の起動直後においては、当該圧縮機2、3のインジェクション回路46、47の絞り弁53、54の制御に用いる目標吐出温度を第1の目標吐出温度を維持し、第2の目標吐出温度への変更を禁止する。圧縮機2、3の起動直後は吐出温度が上がり易く、目標吐出温度を第2の目標吐出温度に上げてしまうと、吐出温度が高くなり過ぎて異常値(図2の+130℃)に達してしまう危険性があるが、第1の目標吐出温度に維持することにより、起動直後における圧縮機2、3の吐出温度の異常上昇を未然に回避することが可能となる。
Further, immediately after the
また、実施例では制御装置Cが、冷媒回路Rの低圧圧力等に基づいて主流の冷媒の蒸発温度及び過熱度を検出するので、この実施例のように店舗のショーケースSに冷媒を供給する冷凍装置1の如く、ショーケースS側から蒸発温度等に関する情報が得られない場合にも、絞り弁53、54の制御を的確に実現することが可能となる。
Further, in the embodiment, the control device C detects the evaporation temperature and superheat degree of the mainstream refrigerant based on the low pressure of the refrigerant circuit R, etc., so that the refrigerant is supplied to the store showcase S as in this embodiment. As in the case of the
尚、上記実施例では二台の圧縮機を搭載し、それぞれのインジェクション回路を備えた冷凍装置で本発明を適用したが、圧縮機一台、インジェクション回路一つの冷凍装置でも良く、三台以上の圧縮機及びインジェクション回路を備えた冷凍装置にも本発明は有効である。また、実施例で説明した各数値はそれに限られるものでは無く、冷凍装置の規模や圧縮機の台数等に応じて適宜設定すべきものである。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to a refrigeration apparatus equipped with two compressors and each having an injection circuit. However, a refrigeration apparatus having one compressor and one injection circuit may be used, and three or more units may be used. The present invention is also effective for a refrigeration apparatus including a compressor and an injection circuit. Moreover, each numerical value demonstrated in the Example is not restricted to it, It should set suitably according to the scale of a freezing apparatus, the number of compressors, etc.
また、実施例ではレシーバタンク23から分流冷媒を取り出したが、請求項1の発明ではそれに限らず、凝縮器21からバルブ35までの高圧配管の何処から分流させても有効である。
In the embodiment, the diverted refrigerant is taken out from the
1 冷凍装置
2、3 圧縮機
19 過冷却器
21 凝縮器
23 レシーバタンク
27A、27B 主流配管
34、53、54 絞り弁
36 蒸発器
45 冷凍機
46、47 インジェクション回路
61、62 過冷却用熱交換器
C 制御装置
F 凝縮器用送風機
R 冷媒回路
S ショーケース(冷却負荷)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記制御装置は、前記主流の冷媒の蒸発温度が冷蔵領域である場合は第1の目標吐出温度に基づき、冷凍領域である場合には該第1の目標吐出温度よりも高い第2の目標吐出温度に基づき前記絞り弁の弁開度を制御することを特徴とする冷凍装置。 A compressor that constitutes a refrigerant circuit, a condenser, a receiver tank that stores liquid refrigerant that has been discharged from the compressor, and supercooling that is provided in parallel with the condenser and that supercools the liquid refrigerant that has been discharged from the receiver tank. And after reducing the pressure of the liquid refrigerant in the receiver tank by the throttle valve, the refrigerant is discharged from the condenser by evaporating the refrigerant reduced in pressure by the throttle valve. A refrigerating apparatus comprising: a supercooling heat exchanger that supercools the mainstream refrigerant; and a control device that controls the valve opening of the throttle valve based on a predetermined target discharge temperature of the compressor.
The control device is configured to control the second target discharge temperature based on the first target discharge temperature when the evaporating temperature of the mainstream refrigerant is in the refrigeration region and higher than the first target discharge temperature when the evaporation temperature is in the refrigeration region. A refrigeration apparatus that controls a valve opening degree of the throttle valve based on temperature .
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