JP2016205643A - Cooling system - Google Patents
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Abstract
【課題】圧力調整弁を用いることなく、圧縮機の起動直後における吐出圧力の急激な上昇を抑制することが可能な冷却装置を提供する。【解決手段】この冷却装置100は、冷媒を圧縮する圧縮機10と、冷媒を凝縮する凝縮器20と、凝縮器20によって凝縮された冷媒を膨張させる電子膨張弁30と、電子膨張弁30によって膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器40と、圧縮機10の起動時における電子膨張弁30の開度を圧縮機10の起動後の通常運転時に設定される基準開度よりも減少させることにより、圧縮機10から吐出される冷媒の圧力を抑制する制御を行うように構成された制御部70とを備える。【選択図】図1A cooling device capable of suppressing a rapid increase in discharge pressure immediately after starting a compressor without using a pressure regulating valve. The cooling device includes a compressor that compresses refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant, an electronic expansion valve that expands the refrigerant condensed by the condenser, and an electronic expansion valve. By reducing the opening degree of the evaporator 40 that evaporates the expanded refrigerant and the opening degree of the electronic expansion valve 30 at the time of starting the compressor 10 from the reference opening degree that is set during normal operation after the starting of the compressor 10, And a control unit 70 configured to perform control for suppressing the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 10. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、冷却装置に関し、特に、電子膨張弁を備えた冷却装置に関する。 The present invention relates to a cooling device, and more particularly to a cooling device provided with an electronic expansion valve.
従来、冷凍サイクルを形成可能な冷却装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, a cooling device capable of forming a refrigeration cycle is known (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1には、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを冷媒配管により順次接続して構成された冷凍装置(冷却装置)が開示されている。この特許文献1に記載の冷凍装置では、蒸発器の出口と圧縮機の入口とを接続する冷媒配管に圧力調整弁が設けられており、吐出管から分岐した冷媒配管が圧力調整弁内の作動室に連通している。これにより、圧縮機の吐出圧力が作動室に引き込まれて吐出圧力に応じて弁体が機械的に作動することによって、低圧側の冷媒流量が絞られて圧縮機の吸入圧力が所定値以下に維持されるように構成されている。また、吸入圧力が所定値以下に維持されることによって、圧縮機の吐出圧力が過剰に上昇するのが防止されている。 Patent Document 1 discloses a refrigeration apparatus (cooling apparatus) configured by sequentially connecting a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator through a refrigerant pipe. In the refrigeration apparatus described in Patent Document 1, a pressure adjusting valve is provided in a refrigerant pipe connecting the outlet of the evaporator and the inlet of the compressor, and the refrigerant pipe branched from the discharge pipe is operated in the pressure adjusting valve. It communicates with the room. Thereby, the discharge pressure of the compressor is drawn into the working chamber, and the valve body is mechanically operated according to the discharge pressure, so that the refrigerant flow on the low-pressure side is throttled and the suction pressure of the compressor becomes a predetermined value or less. Configured to be maintained. Further, by maintaining the suction pressure below a predetermined value, the discharge pressure of the compressor is prevented from rising excessively.
なお、吸入圧力の上昇とともに吐出圧力が上昇する圧縮機の過負荷運転は、冷凍装置運転中の熱負荷変動に起因するもの以外に圧縮機が起動された直後の冷凍サイクルが安定するまでの過渡状態においても発生する。すなわち、圧縮機停止中に蒸発器や低圧側の冷媒配管に滞留していた冷媒が圧縮機の起動とともに急激に吸入された場合にも、圧縮機の過負荷運転が発生する。したがって、一般的に、蒸発器と圧縮機との間に圧力調整弁(吸入圧力調整弁)を設けることにより、通常運転時の熱負荷変動に加えて圧縮機の起動直後の過渡状態においても圧力調整弁によって吐出圧力が過剰に上昇するのが防止される。 Note that the compressor overload operation in which the discharge pressure increases as the suction pressure increases is a transient until the refrigeration cycle is stabilized immediately after the compressor is started, in addition to those caused by thermal load fluctuations during operation of the refrigeration system. It also occurs in situations. That is, when the refrigerant staying in the evaporator or the low-pressure side refrigerant pipe while the compressor is stopped is aspirated suddenly when the compressor is started, the compressor is overloaded. Therefore, in general, by providing a pressure adjustment valve (suction pressure adjustment valve) between the evaporator and the compressor, in addition to the thermal load fluctuation during normal operation, the pressure can be increased even in a transient state immediately after the start of the compressor. The regulating valve prevents the discharge pressure from rising excessively.
しかしながら、上記特許文献1に記載された冷凍装置では、圧縮機の起動直後における吐出圧力の急激な上昇を抑制するために、別途、圧力調整弁を設ける必要があるという問題点がある。 However, the refrigeration apparatus described in Patent Document 1 has a problem in that it is necessary to provide a separate pressure regulating valve in order to suppress a rapid increase in discharge pressure immediately after the start of the compressor.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、圧力調整弁を用いることなく、圧縮機の起動直後における吐出圧力の急激な上昇を抑制することが可能な冷却装置を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to suppress a rapid increase in discharge pressure immediately after starting a compressor without using a pressure regulating valve. It is providing the cooling device which can do.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による冷却装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる電子膨張弁と、電子膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、圧縮機の起動時における電子膨張弁の開度を圧縮機起動後の通常運転時に設定される基準開度よりも減少させることにより、圧縮機から吐出される冷媒の圧力を抑制する制御を行うように構成された制御部と、を備える。 In order to achieve the above object, a cooling device according to one aspect of the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant, an electronic expansion valve that expands the refrigerant condensed by the condenser, An evaporator that evaporates the refrigerant expanded by the electronic expansion valve, and compression by reducing the opening of the electronic expansion valve when starting the compressor from the reference opening set during normal operation after starting the compressor. And a control unit configured to perform control for suppressing the pressure of the refrigerant discharged from the machine.
この発明の一の局面による冷却装置では、上記のように、圧縮機の起動時における電子膨張弁の開度を圧縮機起動後の通常運転時に設定される基準開度よりも減少させることにより、圧縮機から吐出される冷媒の圧力を抑制する制御を行うように構成された制御部を備える。これにより、通常運転時に蒸発器への冷媒流量を調整するための電子膨張弁を適切に利用して、圧縮機の起動時に圧縮機の吸入/吐出圧力を調整することができるので、蒸発器と圧縮機との間に、別途、圧力調整弁(吸入圧力調整弁)を設ける必要がない。これにより、圧力調整弁を用いることなく、圧縮機の起動直後の過渡状態における吐出圧力の急激な上昇を抑制することができる。 In the cooling device according to one aspect of the present invention, as described above, by reducing the opening of the electronic expansion valve at the time of starting the compressor from the reference opening set during normal operation after starting the compressor, The control part comprised so that the control which suppresses the pressure of the refrigerant | coolant discharged from a compressor may be provided. This makes it possible to adjust the suction / discharge pressure of the compressor at the start-up of the compressor by appropriately using an electronic expansion valve for adjusting the refrigerant flow rate to the evaporator during normal operation. There is no need to provide a separate pressure regulating valve (suction pressure regulating valve) between the compressor. Thereby, it is possible to suppress a rapid increase in the discharge pressure in a transient state immediately after the start of the compressor without using a pressure regulating valve.
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、制御部は、圧縮機起動後、圧縮機と膨張弁との間の冷媒の圧力に基づいて、電子膨張弁の開度を徐々に基準開度に向けて増加させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、圧縮機起動直後の過渡状態における冷凍サイクルの迅速な安定を図りつつ、吐出圧力の推移を確実に把握しながら電子膨張弁の開度を通常運転時の開度へと復帰させることができる。 In the cooling device according to the above aspect, preferably, after the compressor is started, the control unit gradually sets the opening of the electronic expansion valve to the reference opening based on the pressure of the refrigerant between the compressor and the expansion valve. It is comprised so that control which increases may be performed. With this configuration, the opening degree of the electronic expansion valve is changed to the opening degree during normal operation while ensuring the transition of the discharge pressure while ensuring rapid stabilization of the refrigeration cycle in the transient state immediately after the compressor is started. Can be restored.
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、圧縮機は、外部設置された駆動源の駆動力により電磁クラッチを介して駆動されるように構成されており、蒸発器と圧縮機との間に設けられた電磁弁をさらに備え、制御部は、圧縮機の起動時に、電子膨張弁の開度制御に加えて、電磁弁の開閉動作および電磁クラッチの断続動作を行うことにより、圧縮機から吐出される冷媒の圧力を抑制する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、制御部による電子膨張弁の迅速な動作制御(開度変更制御)に加えて、制御部による電磁弁の開閉動作と電磁クラッチの断続動作とを組み合わせて、圧縮機の起動直後に圧縮機に吸入される冷媒流量を迅速に低下させることができる。これにより、冷却装置の運転条件(周囲温度や熱負荷)がより過酷な条件下で圧縮機を起動する場合であっても、圧縮機の起動直後の吐出圧力の急激な上昇を確実に回避して圧縮機の運転を継続させることができる。 In the cooling device according to the above aspect, the compressor is preferably configured to be driven via an electromagnetic clutch by a driving force of a drive source installed externally, and between the evaporator and the compressor. The controller further includes an electromagnetic valve provided, and the controller discharges from the compressor by opening and closing the electromagnetic valve and intermittently operating the electromagnetic clutch in addition to controlling the opening of the electronic expansion valve when starting the compressor. It is comprised so that the control which suppresses the pressure of the refrigerant | coolant to be performed may be performed. If comprised in this way, in addition to the quick operation control (opening degree change control) of the electronic expansion valve by the control unit, the opening / closing operation of the electromagnetic valve by the control unit and the intermittent operation of the electromagnetic clutch are combined. The refrigerant flow rate sucked into the compressor immediately after startup can be quickly reduced. As a result, even when the compressor is started under conditions where the operating conditions (ambient temperature and thermal load) of the cooling device are more severe, it is possible to reliably avoid a sudden increase in the discharge pressure immediately after the compressor is started. Thus, the operation of the compressor can be continued.
上記圧縮機が外部設置された駆動源の駆動力により駆動される構成において、好ましくは、制御部は、圧縮機と膨張弁との間の冷媒の温度または圧力に基づいて、電磁弁の開閉動作および電磁クラッチの断続動作を行う状態から、圧縮機を連続的に運転する状態に移行する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、冷却装置の運転条件(周囲温度や熱負荷)がより過酷な条件下で圧縮機を起動する場合であっても、圧縮機の起動直後の吐出圧力の急激な上昇を確実に回避しつつ、冷凍サイクルが安定した後に、圧縮機を連続的に運転して蒸発器に冷却能力を発揮させることができる。 In the configuration in which the compressor is driven by the driving force of a drive source installed outside, the control unit preferably opens and closes the electromagnetic valve based on the temperature or pressure of the refrigerant between the compressor and the expansion valve. And it is comprised so that control which transfers to the state which operates a compressor continuously from the state which performs intermittent operation | movement of an electromagnetic clutch may be performed. With this configuration, even when the compressor is started under conditions where the operating conditions (ambient temperature and heat load) of the cooling device are more severe, the discharge pressure immediately increases immediately after the compressor starts. The compressor can be operated continuously after the refrigeration cycle is stabilized while reliably avoiding it, and the evaporator can exhibit the cooling capacity.
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、圧縮機は、外部設置された駆動源の駆動力により電磁クラッチを介して駆動されるように構成されており、制御部は、圧縮機の運転中に電磁クラッチ近傍の温度が電磁クラッチを切断するための電磁クラッチ保護動作温度よりも低い所定の上限値に達した際、電子膨張弁の開度を増加させて圧縮機に吸入される冷媒の温度を低下させることにより、電磁クラッチを冷却する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、通常運転時に蒸発器への冷媒流量を調整するための電子膨張弁を適切に利用して、電磁クラッチの温度が電磁クラッチ保護動作温度よりも低い所定の上限値に達した際に電磁クラッチを冷却することができる。すなわち、電磁クラッチを切断して圧縮機を強制的に停止させることなく電磁クラッチを冷却することができるので、蒸発器の冷却能力を維持し続けることができる。したがって、電磁クラッチのオーバーヒートに伴う圧縮機の強制的な停止に起因して、冷凍庫内の保管物品などの冷却対象物の保冷温度がこの影響を受けて上昇することを回避することができる。 In the cooling device according to the above aspect, preferably, the compressor is configured to be driven via an electromagnetic clutch by a driving force of a drive source installed externally, and the control unit is operating the compressor. When the temperature in the vicinity of the electromagnetic clutch reaches a predetermined upper limit value lower than the electromagnetic clutch protection operating temperature for disconnecting the electromagnetic clutch, the temperature of the refrigerant sucked into the compressor by increasing the opening of the electronic expansion valve It is configured to control to cool the electromagnetic clutch by lowering. With this configuration, the temperature of the electromagnetic clutch reaches a predetermined upper limit value lower than the electromagnetic clutch protection operating temperature by appropriately using the electronic expansion valve for adjusting the refrigerant flow rate to the evaporator during normal operation. When this occurs, the electromagnetic clutch can be cooled. That is, since the electromagnetic clutch can be cooled without disconnecting the electromagnetic clutch and forcibly stopping the compressor, the cooling capacity of the evaporator can be maintained. Therefore, it can be avoided that the cooling temperature of the object to be cooled such as the stored article in the freezer rises due to this influence due to the forced stop of the compressor accompanying the overheating of the electromagnetic clutch.
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、制御部は、蒸発器に付着する霜の着霜量を推定するとともに、推定された着霜量に基づいて電子膨張弁の開度を制御することにより、蒸発器に付着する霜を融解する除霜運転を行うように構成されている。このように構成すれば、除霜運転が行われる際に予め推定された蒸発器の着霜量に基づいて霜を融解するための必要最小限の熱量を算出するとともに、この必要最小限の熱量を得るために電子膨張弁の開度を調整して冷媒を蒸発器内に流通させることができる。この結果、必要最小限の熱量を用いて蒸発器に付着した霜を短時間で融解することができるので、除霜運転時に蒸発器の冷却能力が一時的に低下することに起因して冷却対象物の保冷温度が上昇するのを最小限のレベルに抑制することができる。 In the cooling device according to the above aspect, preferably, the control unit estimates the amount of frost formed on the evaporator and controls the opening degree of the electronic expansion valve based on the estimated amount of frost formed. Thus, a defrosting operation for melting frost adhering to the evaporator is performed. If comprised in this way, while calculating the minimum calorie | heat amount required for melting frost based on the amount of frost formation of the evaporator estimated beforehand when defrost operation is performed, this necessary minimum calorie | heat amount is calculated. Therefore, the refrigerant can be circulated in the evaporator by adjusting the opening of the electronic expansion valve. As a result, the frost attached to the evaporator can be melted in a short time using the minimum amount of heat, so the cooling capacity of the evaporator temporarily decreases during the defrosting operation. It is possible to suppress an increase in the cold temperature of the object to a minimum level.
本発明によれば、上記のように、圧力調整弁を用いることなく、圧縮機の起動直後における吐出圧力の急激な上昇を抑制することが可能な冷却装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cooling device which can suppress the rapid raise of the discharge pressure immediately after starting of a compressor can be provided, without using a pressure regulating valve as mentioned above.
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(冷却装置の構成)
図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態による冷却装置100について説明する。
[First Embodiment]
(Configuration of cooling device)
With reference to FIGS. 1-3, the
本発明の第1実施形態による冷却装置100は、図1に示すように、冷媒を用いて所定の冷凍サイクルを形成可能に構成されている。具体的には、冷却装置100は、圧縮機10と、凝縮器20と、電子膨張弁30と、蒸発器40と、これらを順次接続する冷媒配管(吐出管1〜吸入管5)と、制御部70とを備えている。また、冷却装置100は、物品(図示せず)を保管する冷凍庫105を所定温度に維持する機能を有している。ここで、冷凍庫105とは、庫内を冷凍温度(たとえば、約−30℃以上約−10℃以下)または冷蔵温度(たとえば、約−3℃以上約5℃以下)に維持する冷凍冷蔵庫のことを意味する。また、冷凍庫105には、作業員が出入可能な開閉扉(図示せず)が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
圧縮機10は、吸入された冷媒を圧縮して吐出管1に吐出する役割を有する。なお、圧縮機10は、電磁クラッチ15が組み付けられており、外部に設置されたエンジンなどの駆動源110の駆動力が電磁クラッチ15を介して供給されるように構成されている。また、電磁クラッチ15は、制御部70に電気的に接続されている。したがって、制御部70の指令に基づき電磁クラッチ15が有する電磁コイル(図示せず)が通電(励磁)された場合にクラッチ機構が接続状態(駆動力伝達状態)となり、圧縮機10が実際に駆動(回転)される。また、電磁コイルが非通電(消磁)となった場合に遮断状態(駆動力遮断状態)となり、圧縮機10への駆動力が遮断されるように構成されている。
The
凝縮器20は、内部を流通する高温(高圧)の冷媒を、外気ファン21により供給される外気を用いて冷却する機能を有する。また、凝縮器20内で凝縮(液化)された冷媒は、液管2を流通して電子膨張弁30に流入される。なお、液管2には、液化された冷媒を一時的に貯留して冷媒量を調整するための受液器(レシーバタンク)22が設けられている。
The
電子膨張弁30は、凝縮器20で凝縮された冷媒を減圧して蒸発器40に供給する役割を有する。また、電子膨張弁30の開度に応じて蒸発器40に流入する冷媒流量が調整されるように構成されている。なお、電子膨張弁30は、パルス制御により駆動されるステッピングモータの駆動力を利用して弁機構が開閉駆動される。また、電子膨張弁30により減圧された冷媒は、気液二相状態のまま冷媒配管3を介して蒸発器40に流入される。
The
蒸発器40は、気液二相状態の冷媒を蒸発させる機能を有する。冷媒は、蒸発器40内で蒸発潜熱を得ながら蒸発し、この際、冷凍庫105内の空気から熱が奪われる。また、蒸発器40の近傍には、冷凍庫105内と蒸発器40との間で空気を循環させる庫内ファン41が設置されている。また、蒸発後の冷媒は気相を多く含むガス状態となって吸入管5を介して圧縮機10に戻される。このように、冷却装置100では、圧縮機10から吐出された冷媒が、矢印A方向に沿って、吐出管1、凝縮器20、液管2、電子膨張弁30、冷媒配管3、蒸発器40および吸入管5の順に流通して、圧縮機10に吸入される。
The
吐出管1には、圧縮機10から吐出される冷媒の温度を検出する温度センサ81と、圧縮機10から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力センサ85とが設けられている。蒸発器40の出口には、蒸発器40から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ82が設けられている。冷凍庫105の内部空間には、庫内の空気温度を検出する庫内温度センサ91が設けられている。また、電子膨張弁30の近傍には、周囲温度を検出する周囲温度センサ92が設けられている。また、温度センサ81、温度センサ82、圧力センサ85、庫内温度センサ91および周囲温度センサ92は、制御部70に電気的に接続されている。
The discharge pipe 1 is provided with a
冷却装置100の制御的な構成としては、図2に示すように、CPUからなる制御部70に加えて、ROM71およびRAM72が設けられている。制御部70は、温度センサ81、温度センサ82、圧力センサ85、庫内温度センサ91および周囲温度センサ92からの入力信号に基づいて所定の判断を行い、電磁クラッチ15の通電(励磁)/非通電(消磁)や電子膨張弁30の開度(増加/減少)を適切に制御するように構成されている。
As a control configuration of the
ROM71には、制御部70が実行する制御プログラムや電子膨張弁30の制御に使用される開度テーブル(図示せず)に加えて、図3に示すように、電子膨張弁30の開度範囲の基準値が設定された開度基準表75が格納されている。ここで、開度基準表75には、複数の庫内温度と複数の周囲温度との組合せに応じて冷却装置100(図1参照)が通常の状態で運転される際の電子膨張弁30の開度範囲(パルス数)の基準値が記憶されている。たとえば、庫内温度が−10℃で周囲温度が30℃以上の場合、電子膨張弁30を200パルスに対応する開度で開いた状態から微調整制御(過熱度制御)が開始される。また、電子膨張弁30の制御に使用される開度テーブル(図示せず)には、温度センサ82(図1参照)から算出される蒸発器40の出口部での冷媒の過熱度に応じた電子膨張弁30の開度の変更量(パルス数)が規定されている。また、RAM72は、制御プログラム実行時の制御変数を一時保存する作業用メモリとして用いられる。
In addition to a control program executed by the
たとえば、冷却装置100の運転中、庫内温度センサ91により検出される庫内温度が設定温度よりも高い場合には、電磁クラッチ15の通電による圧縮機10の駆動と電子膨張弁30の制御(蒸発器40の出口部での冷媒の過熱度制御)とが継続されて冷凍庫105内が冷やされる。また、庫内温度が設定温度に到達した際には、電磁クラッチ15の通電が解除されて圧縮機10が停止されるなどして蒸発器40の冷却能力が調整される。
For example, when the internal temperature detected by the
ここで、冷却装置100は、駆動源110が駆動されていた際に制御部70の指令に基づき電磁クラッチ15が通電されることにより、圧縮機10がそれまでの停止状態から起動(再起動)される。また、圧縮機10が起動(再起動)されることによって、蒸発器40や吸入管5に溜まり込んでいた冷媒が圧縮機10に吸入されるとともに吐出管1へと吐出される。この際、低圧側の冷媒が高圧側へと吐出されることに起因して高圧側の冷媒の圧力が急激に上昇する現象が発生する。そして、圧力センサ85の検出結果に基づいて制御部70により保護動作が必要と判断された場合には圧縮機10が強制的に停止される(高圧異常停止)という現象に陥る場合が想定されうる。
Here, when the
(圧縮機起動時における電子膨張弁の制御)
そこで、第1実施形態では、このような現象(高圧異常停止)を回避するために、冷却運転の初期段階または冷却運転中のサーモオフ時から所定の保護時間経過後において、電磁クラッチ15の通電により圧縮機10が再起動された際、電子膨張弁30の開度が基準開度よりも所定量だけ減少された初期開度に変更される制御が行われる。たとえば、庫内温度が−10℃で周囲温度が30℃以上の場合、図3によれば、基準開度は200パルスである。これに対して、再起動時の初期開度は、基準開度よりも20%だけ開度が減少された160パルスに設定される。これにより、電子膨張弁30が通常よりも絞り気味になる分、蒸発器40に流入する冷媒の流量が減少される。したがって、吸入管5を介して圧縮機10に吸入される冷媒の流量が減少される。したがって、圧縮機10の負荷が低減される分、吐出圧力も低減される。なお、電子膨張弁30の開度の減少分は、その時点での基準開度の約10%以上約20%以下に調整されるのが好ましい。
(Control of electronic expansion valve when compressor starts)
Therefore, in the first embodiment, in order to avoid such a phenomenon (high-pressure abnormal stop), the
また、第1実施形態では、初期開度の状態で圧縮機10が起動された後、圧力センサ85により検出される高圧側の圧力(吐出圧力)が所定値(たとえば2.3MPa)未満に落ち着いた(低下した)場合に、所定時間(たとえば2分)毎に5%ずつ電子膨張弁30の弁開度を増加させて基準開度に戻す制御が行われる。上記の例では、圧縮機10が起動(再起動)された際に電子膨張弁30の開度が160パルスに設定された後、2分毎に基準開度の200パルスの5%に相当する10パルスずつ弁開度が増加される。そして、8分後に基準開度の200パルスに戻す制御が行われるように構成されている。
In the first embodiment, after the
そして、電子膨張弁30の開度が基準開度に戻された以降は、通常の過熱度制御として、温度センサ82から算出される蒸発器40の出口での冷媒の過熱度が所定値に維持されるように電子膨張弁30の開度が微調整制御(流量調整)される。また、庫内温度が設定温度に到達した際には、電磁クラッチ15の通電が解除されて圧縮機10が停止されるなどして蒸発器40の冷却能力が調整されて、冷凍庫105内が所定温度範囲内に維持される。
After the opening degree of the
また、冷却装置100では、圧縮機10が起動されて以降、電磁クラッチ15の通電が継続されることによって電磁コイル自体が熱を帯びてくる。したがって、電磁クラッチ15には保護装置(図示せず)が設けられている。これにより、電磁コイルの温度が保護装置に設定されている電磁クラッチ保護動作温度に到達した場合、電磁コイルへの通電が強制的に遮断されて電磁コイルが冷却される。ただし、電磁コイルへの通電が遮断された状態では、電磁クラッチ15が駆動力遮断状態となって圧縮機10が駆動されなくなる。このため、冷凍庫105が冷却されなくなり、庫内温度を設定値に保つことができなくなる。
Further, in the
(電子膨張弁の制御による電磁クラッチの冷却)
そこで、第1実施形態では、冷却装置100の運転中、電磁クラッチ15(電磁コイル)近傍の温度が電磁クラッチ15を切断(遮断)するための電磁クラッチ保護動作温度よりも低い所定の上限値(たとえば30℃)に達した際、電子膨張弁30の開度を所定量だけ増加させる制御が行われる。これにより、蒸発器40に多量の冷媒が流通されるとともに蒸発器40で十分に蒸発し切らない冷媒が吸入管5へと流通されて冷媒が液相戻り状態(液バック状態)で圧縮機10に吸入されるように構成されている。このように、圧縮機10に吸入される冷媒の温度を低下させることによって圧縮機10を冷やすとともに、冷やされた圧縮機10によって電磁クラッチ15(電磁コイル)が冷却されるように構成されている。つまり、電磁クラッチ15の保護装置を作動させることなく、電磁コイルへの通電が継続された状態で圧縮機10に吸引される冷媒により電磁クラッチ15の電磁コイルが冷却されるように構成されている。したがって、冷凍庫105の冷却も継続される。
(Cooling of electromagnetic clutch by controlling electronic expansion valve)
Therefore, in the first embodiment, during operation of the
また、第1実施形態では、圧縮機10の吐出温度を検出する温度センサ82の検出結果に基づいて、電子膨張弁30の開度を所定量だけ増加させる制御が行われる。すなわち、温度センサ82の検出結果に基づいて電磁クラッチ15の温度を推定するとともに、推定された電磁クラッチ15の温度が上限温度に達した際、電子膨張弁30の開度を所定量だけ増加させる制御が行われる。これにより、夏季などの周囲温度(外気温度)の高い条件下で圧縮機10を連続運転したとしても、通電された電磁クラッチ15が電磁クラッチ保護動作温度を超える(オーバーヒートする)ことで圧縮機10を強制的に停止して庫内温度を設定値に保つことができなくなることが回避されるように構成されている。第1実施形態における冷却装置100は、上記のように構成されている。
In the first embodiment, control is performed to increase the opening of the
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of 1st Embodiment)
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態では、圧縮機10の起動時における電子膨張弁30の開度を圧縮機10の起動後の通常運転時に設定される基準開度よりも減少させることにより、圧縮機10から吐出される冷媒の圧力を抑制する制御を行う制御部70を備える。これにより、通常運転時に蒸発器40への冷媒流量を調整するための電子膨張弁30を適切に利用して、圧縮機10の起動時に圧縮機10の吸入/吐出圧力を調整することができるので、蒸発器40と圧縮機10との間に、別途、圧力調整弁(吸入圧力調整弁)を設ける必要がない。これにより、圧力調整弁を用いることなく、圧縮機10の起動直後の過渡状態における吐出圧力の急激な上昇を抑制することができる。
In the first embodiment, the opening degree of the
また、第1実施形態では、制御部70による電子膨張弁30の迅速な動作制御(開度変更制御)を利用して、圧縮機10の起動直後に圧縮機10に吸入される冷媒流量を迅速に低下させることができるので吐出圧力の急激な上昇を迅速に回避することができる。この結果、起動直後の過渡状態における冷凍サイクルを迅速に安定させることができる。
Moreover, in 1st Embodiment, the refrigerant | coolant flow rate suck | inhaled by the
また、第1実施形態では、圧縮機10の起動後、圧縮機10と電子膨張弁30との間の冷媒の圧力に基づいて電子膨張弁30の開度を徐々に基準開度に向けて増加させる制御を行うように制御部70を構成する。これにより、圧縮機10の起動直後の過渡状態における冷凍サイクルの迅速な安定を図りつつ、吐出圧力の推移を確実に把握しながら電子膨張弁30の開度を通常運転時の開度へと復帰させることができる。
In the first embodiment, after the
また、第1実施形態では、圧縮機10の運転中に電磁クラッチ15近傍の温度が電磁クラッチ15を切断するための電磁クラッチ保護動作温度よりも低い所定の上限値に達した際、電子膨張弁30の開度を増加させて圧縮機10に吸入される冷媒の温度を低下させることにより、電磁クラッチ15を冷却する制御を行うように制御部70を構成する。これにより、通常運転時に蒸発器40への冷媒流量を調整するための電子膨張弁30を適切に利用して、電磁クラッチ15の温度が電磁クラッチ保護動作温度よりも低い所定の上限値に達した際に電磁クラッチ15を冷却することができる。すなわち、電磁クラッチ15を切断して圧縮機10を強制的に停止させることなく電磁クラッチ15を冷却することができるので、蒸発器40の冷却能力を維持し続けることができる。したがって、電磁クラッチ15のオーバーヒートに伴う圧縮機10の強制的な停止に起因して、冷凍庫105に保管された物品の保冷温度がこの影響を受けて上昇することを回避することができる。
In the first embodiment, when the temperature in the vicinity of the
[第2実施形態]
図4〜図6を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態とは異なり、冷却装置200の運転中に高圧側の冷媒の圧力が所定値以上となって保護動作として圧縮機10が停止した後に、圧縮機10を再起動する際の電子膨張弁30の制御について説明する。図中において、上記第1実施形態と同様の構成の部分には、同じ符号を付して図示する。
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, unlike the first embodiment, after the
(冷却装置の構成)
本発明の第2実施形態による冷却装置200では、図4に示すように、蒸発器40と圧縮機10との間に液バック運転防止用のアキュムレータ45が設けられている。また、蒸発器40とアキュムレータ45とは、冷媒配管4により接続され、アキュムレータ45と圧縮機10とは、吸入管5により接続されている。
(Configuration of cooling device)
In the
ここで、第2実施形態では、冷媒配管4には、制御部70の指令に基づき流路を開状態と閉状態とに切り替え可能な電磁弁51が設けられている。なお、通常運転時では、電磁弁51は、開状態に維持されている。また、蒸発器40の入口部近傍には、蒸発器40に流入する冷媒の温度を検出する温度センサ83が設けられている。また、電磁弁51および温度センサ83は、制御部70に電気的に接続されている。
Here, in the second embodiment, the
冷却装置200の運転中、周囲温度(外気温度)などに起因して高圧側の冷媒の圧力が所定値を超える場合がある。この場合、圧力センサ85により検出される高圧側の圧力が所定値以上となり、制御部70の指令に基づき高圧異常と判断されて圧縮機10が強制的に停止される。そして、圧力センサ85により検出される高圧圧力が所定値以下に低下した場合に、制御部70の指令に基づき、圧縮機10が再起動されるように構成されている。
During operation of the
(圧縮機の再起動時における電子膨張弁の制御)
この圧縮機10が高圧異常で強制停止されていた状態から圧縮機10が再起動される際、第2実施形態では、上記第1実施形態と同様に、電子膨張弁30の開度が基準開度よりも所定量だけ減少された初期開度に変更される。そして、冷却装置200では、この制御に加えて、それまで開状態であった電磁弁51に対して開閉制御を周期的に加えた状態で、電磁クラッチ15についても通電と非通電とを周期的に繰り返す制御が行われるように構成されている。
(Control of the electronic expansion valve when the compressor is restarted)
When the
この点について詳細に説明する。具体的には、図5に示すように、まず、前提として、高圧側の圧力が所定値以上となり電磁クラッチ15が非通電となって圧縮機10が強制的に停止されたとする。
This point will be described in detail. Specifically, as shown in FIG. 5, first, as a premise, it is assumed that the pressure on the high pressure side is equal to or higher than a predetermined value, the
そして、時間t0において、開状態であった電磁弁51が閉状態に切り替えられる。その後、時間t1において電磁クラッチ15が通電され、期間L1が経過した後、時間t2の時点で電磁クラッチ15が非通電にされる。時間t2から期間L3が経過した後、時間t3の時点において電磁弁51が開状態に切り替えられ、期間L4が経過した後、時間t4の時点で電磁弁51が閉状態に切り替えられる。その後、時間t5において再び電磁クラッチ15が通電され、期間L1が経過した後、時間t6の時点で電磁クラッチ15が非通電にされる。時間t6から期間L3が経過した後、時間t7の時点において電磁弁51が開状態に切り替えられ、期間L4が経過した後、時間t8の時点で、電磁弁51が閉状態に切り替えられる。このように、第2実施形態では、電磁弁51が閉状態で電磁クラッチ15を短時間だけ通電して圧縮機10を駆動し、圧縮機10が停止された状態(期間L2)で電磁弁51を短時間(期間L4)だけ開状態にする制御が交互に周期的に繰り返えされる。なお、期間L1は約1秒であり、期間L4は約4秒である。
At time t0, the
これにより、期間L1を利用して電磁弁51からアキュムレータ45を含む圧縮機10までの吸入管5の冷媒を圧縮機10に戻して高圧側に吐出させる。また、期間L4を利用して蒸発器40内に滞留する冷媒を吸入管5に移動させる。そして再び電磁弁51を閉じて圧縮機10を駆動することにより、吸入管5の冷媒を圧縮機10に戻す。このように、低圧側に滞留する冷媒を少量ずつ圧縮機10に戻すことによって、圧縮機10を再起動しても、高圧側の圧力が保護動作を働かせるために設定されていた所定値未満になる状態を維持し続ける。これにより、圧縮機10が再起動された場合であっても、周囲温度などに起因して圧力センサ85により検出される高圧側の圧力が短時間で所定値以上となり圧縮機10が強制的に停止してしまう現象が繰り返されないように構成されている。
Thus, the refrigerant in the
また、第2実施形態では、蒸発器40に流入する冷媒の温度を検出する温度センサ83の検出結果に基づいて、圧縮機10の断続的な運転から連続運転に移行されるように構成されている。この場合、図5に示すように、電磁弁51が閉じられる時間t4や時間t8において、温度センサ83により蒸発器40に流入する冷媒の温度が把握される。すなわち、短期間運転を繰り返すと、温度センサ83による蒸発器40に流入する冷媒の温度が低下してくるが、これは、蒸発器40に流入する冷媒の温度と圧縮機10の低圧側の冷媒圧力とが相関関係を有するので、冷媒の温度が所定値まで低下したことで圧縮機10を連続運転するに足るだけの圧力(低圧側の冷媒圧力)になったことが把握可能であるからである。そして、温度センサ83により検出された冷媒の温度が所定温度(たとえば、20℃)未満になった時点で、図5に示したタイミングチャートによる制御が終了されるとともに、以降は、電磁クラッチ15の通電が継続されるように構成されている。これにより、圧縮機10も連続的に駆動される。
Moreover, in 2nd Embodiment, it is comprised so that it may transfer to the continuous operation from the intermittent operation | movement of the
次に、第2実施形態による冷却装置200によって冷却運転が行われる際に、圧縮機10が再起動される際の制御部70の処理フローについて説明する。
Next, a processing flow of the
図6に示すように、まず、ステップS21では、制御部70(図4参照)の指令に基づき電子膨張弁30(図4参照)の開度が基準開度よりも所定量だけ減少された初期開度に設定される。この点は、上記第1実施形態と同様である。そして、ステップS22では、電磁弁51(図4参照)が閉じられる。そして、ステップS23では、外気ファン21(図4参照)および庫内ファン41(図4参照)がそれぞれ駆動される。 As shown in FIG. 6, first, in step S21, an initial stage in which the opening degree of the electronic expansion valve 30 (see FIG. 4) is reduced by a predetermined amount from the reference opening degree based on a command from the control unit 70 (see FIG. 4). Set to the opening. This is the same as in the first embodiment. In step S22, the electromagnetic valve 51 (see FIG. 4) is closed. In step S23, the outside air fan 21 (see FIG. 4) and the internal fan 41 (see FIG. 4) are driven.
ステップS24では、制御部70の指令に基づき、電磁クラッチ15(図4参照)が期間L1だけ通電されるとともに、期間L1経過後に電磁クラッチ15の通電が停止される。そして、ステップS25では、電磁弁51が期間L4だけ開かれるとともに、期間L4経過後に電磁弁51が閉じられる。そして、ステップS26では、温度センサ83(図4参照)による冷媒の温度が20℃未満であるか否かが制御部70により判断される。ステップS26において、温度センサ83による冷媒の温度が20℃未満でないと判断された場合には、ステップS24〜26の処理を繰り返す。すなわち、図5に示すように、電磁弁51が閉状態のまま圧縮機10が期間L1だけ駆動された後、停止され、期間L3経過後に電磁弁51が期間L4だけ開状態に切り替えられ閉じられる。そして、圧縮機10は時間L2だけ停止された後、電磁弁51が閉状態のまま再び期間L1だけ駆動される。冷媒の温度が20℃未満になるまで、電磁弁51の開閉動作および電磁クラッチ15(圧縮機10)の断続動作が繰り返される。
In step S24, the electromagnetic clutch 15 (see FIG. 4) is energized for the period L1 based on a command from the
ステップS26において、温度センサ83による冷媒の温度が20℃未満になったと判断された場合には、ステップS27において、電磁弁51が開かれる。そして、ステップS28では、電磁クラッチ15が連続的に通電される。これにより、圧縮機10(図4参照)が連続的に駆動される。そして、ステップS29では、制御部70の指令に基づき電子膨張弁30の開度がそれまでの初期開度に設定されていた状態から、通常の基準開度に戻される。これにより、本制御フローは、終了される。
If it is determined in step S26 that the temperature of the refrigerant by the
このように、第2実施形態では、吐出圧力が高くなりすぎて圧縮機10が停止した(高圧異常停止した)後の再起動のための運転制御が行われる。また、圧縮機10の再起動に際して、蒸発器40の滞留冷媒を少量ずつ圧縮機10に吸入させて滞留冷媒を減少させることにより、吸入圧力の低下とともに吐出圧力の上昇を抑制しながら圧縮機10を再起動させるように構成されている。なお、第2実施形態による冷却装置200のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
Thus, in 2nd Embodiment, the operation control for restart after the discharge pressure becomes high too much and the
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of 2nd Embodiment)
In the second embodiment, the following effects can be obtained.
第2実施形態では、蒸発器40と圧縮機10との間に電磁弁51を備え、圧縮機10の起動時に、電子膨張弁30の開度制御に加えて、電磁弁51の開閉動作および電磁クラッチ15の断続動作を行うことにより、圧縮機10から吐出される冷媒の圧力を抑制する制御を行うように制御部70を構成する。これにより、制御部70による電子膨張弁30の迅速な開度変更制御に加えて、制御部70による電磁弁51の開閉動作と電磁クラッチ15の断続動作とを組み合わせて、圧縮機10の起動直後に圧縮機10に吸入される冷媒流量を迅速に低下させることができる。これにより、冷却装置200の運転条件(周囲温度や熱負荷)がより過酷な条件下で圧縮機を起動する場合であっても、圧縮機10の起動直後の吐出圧力の急激な上昇を確実に回避して圧縮機10の運転を継続させることができる。
In the second embodiment, an
また、第2実施形態では、温度センサ83により検出される圧縮機10と電子膨張弁30との間の冷媒の温度に基づいて、電磁弁51の開閉動作および電磁クラッチ15の断続動作を行う状態から、圧縮機10を連続的に運転する状態に移行する制御を行うように制御部70を構成する。これにより、冷却装置200の運転条件(周囲温度や熱負荷)がより過酷な条件下で圧縮機10を起動する場合であっても、圧縮機10の起動直後の吐出圧力の急激な上昇を確実に回避しつつ、冷凍サイクルが安定した後に、圧縮機10を連続的に運転して蒸発器40に冷却能力を発揮させることができる。なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
Moreover, in 2nd Embodiment, based on the temperature of the refrigerant | coolant between the
[第2実施形態の変形例]
図6および図7を参照して、第2実施形態の変形例について説明する。この第2実施形態の変形例では、上記第2実施形態とは異なり、温度センサ83の代わりに吸入管5に設けられた圧力センサ86の検出結果に基づいて圧縮機10の再起動させる例を説明する。
[Modification of Second Embodiment]
A modification of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In the modification of the second embodiment, unlike the second embodiment, the
冷却装置250においては、図7に示すように、圧力センサ86を蒸発器40の出口に設ける。そして、ステップS26において、圧力センサ86による冷媒の圧力が所定値(たとえば1MPa)未満であるか否かが制御部70により判断される。ステップS26において、圧力センサ86による冷媒の圧力が所定値(1MPa)未満でないと判断された場合には、ステップS24〜26の処理を繰り返す。そして、ステップS26において、圧力センサ86による冷媒の圧力が所定値(1MPa)未満になったと判断された場合には、ステップS27において、制御部70の指令に基づき電磁弁51が開かれる。
In the
第2実施形態の変形例では、圧力センサ86により検出される圧縮機10と電子膨張弁30との間の冷媒の圧力に基づいて、電磁弁51の開閉動作および電磁クラッチ15の断続動作を行う状態から、圧縮機10を連続的に運転する状態に移行する制御を行うように制御部70を構成する。これにより、圧縮機10の低圧側の冷媒の圧力を直接的に検出しながら圧縮機10の再起動に関する制御をより正確に行うことができる。なお、第2実施形態の変形例のその他の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。
In the modification of the second embodiment, the opening / closing operation of the
[第3実施形態]
図2および図8〜図10を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、圧縮機10の起動時の吐出圧力の抑制に電子膨張弁30の制御を適用したのに加えて、電子膨張弁30の制御を蒸発器40の除霜運転にも適用した例について説明する。図中において、上記第1実施形態と同様の構成の部分には、同じ符号を付して図示する。
[Third Embodiment]
The third embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 8 to 10. In the third embodiment, the control of the
(冷却装置の構成)
本発明の第3実施形態による冷却装置300では、図8に示すように、吐出管1には、制御部70の指令に基づき開状態と閉状態とに切り替え可能な電磁弁52が設けられている。また、吐出管1と冷媒配管3とを接続する冷媒配管(ホットガス配管)6が設けられており、冷媒配管6には制御部70の指令に基づき開状態と閉状態とに切り替え可能な電磁弁53が設けられている。なお、通常運転時では、電磁弁52は開状態に維持され、電磁弁53は閉状態に維持される。また、吸入管5には、圧縮機10に吸入される冷媒の温度を検出する温度センサ84と、圧力を検出する圧力センサ87とが設けられている。
(Configuration of cooling device)
In the
冷却装置300は、冷凍庫105を冷却するために蒸発器40内部を流通する冷媒は庫内を循環する空気の温度よりも低い温度で蒸発するように制御される。また、循環空気が冷却される際に循環空気に含まれる水分(水蒸気)も冷やされる。この際、冷やされた水分(水蒸気)が蒸発器40の伝熱面(フィンの表面)に付着して凍結(氷結)し次第に広範囲に付着して霜(氷)が発生する。また、霜(氷)の発生が通風抵抗(フィンの目詰まり)となり蒸発器40の熱交換性能(伝熱性能)が著しく低下する。したがって、蒸発器40の伝熱面(フィンの表面)付着する霜や氷を定期的に融かす除霜運転が行われる。
The
除霜運転においては、図9に示すように、電磁弁52が閉状態かつ電磁弁53が開状態に切り替えられる。外気ファン21は運転が継続される一方、庫内ファン41は運転が停止される。そして、圧縮機10から吐出された高温(高圧)の冷媒ガス(ホットガス)が、冷媒配管6を経由して蒸発器40に流入される。また、凝縮器20および受液器22内の冷媒も電子膨張弁30を経由して蒸発器40に流入される。冷媒配管6からのホットガスと電子膨張弁30を経由した気液二相状態の冷媒とが蒸発器40内で混合された状態で流通されることにより、蒸発器40に付着する霜(氷)は融解される。
In the defrosting operation, as shown in FIG. 9, the
ここで、第3実施形態では、蒸発器40に付着する霜の着霜量を推定するとともに、推定された着氷量に基づいて電子膨張弁30の開度を制御することにより、蒸発器40に付着する霜(氷)を融解する除霜運転が行われるように構成されている。以下、冷却装置300によって除霜運転が行われる際の制御部70の処理フローについて説明する。
Here, in 3rd Embodiment, while estimating the frost formation amount of the frost adhering to the
(除霜運転時における制御部の演算処理)
冷却装置300の運転中、冷凍サイクル状態が所定の条件を満たした際、除霜運転が開始される。図10に示すように、まず、ステップS31では、制御部70(図8参照)の指令に基づき電子膨張弁30(図8参照)の開度が基準開度よりも所定量だけ減少された除霜運転時の初期開度に設定される。そして、圧縮機10(図8参照)が連続的に駆動されてポンプダウン運転が行われる。すなわち、電子膨張弁30が絞られることによって蒸発器40(図8参照)および吸入管5(図8参照)の冷媒が圧縮機10により回収されて高圧側(吐出管1、凝縮器20および受液器22)へと移動(回収)される。
(Calculation processing of the control unit during defrosting operation)
During the operation of the
ステップS32では、蒸発器40に付着する霜(氷)の着霜量(着氷量)が制御部70により推定(推算)される。着霜量の推定にあたっては、前回の除霜運転終了後から今回の除霜運転開始までの間に冷凍庫105(図8参照)の開閉扉が開閉された回数や、外気温度、庫内温度、冷気風速(蒸発器40を通過する風速)などに基づいて推定される。
In step S <b> 32, the
ステップS33では、推定された着霜量に基づいて霜(氷)を融解するための必要熱量Wが算出される。なお、必要熱量Wは、推定された着氷量に氷の融解潜熱を乗じることで算出される。そして、ステップS34では、この必要熱量Wを得るための蒸発器40の入口における冷媒条件(冷媒の温度および乾き度X)が制御部70により算出される。
In step S33, the necessary heat amount W for melting frost (ice) is calculated based on the estimated amount of frost formation. The required heat amount W is calculated by multiplying the estimated ice amount by the ice melting latent heat. In step S <b> 34, the refrigerant condition (refrigerant temperature and dryness X) at the inlet of the
具体的には、温度センサ84(図8参照)による圧縮機10に吸入される冷媒の温度および圧力センサ87(図8参照)による圧縮機10に吸入される冷媒の圧力に基づいて圧縮機10に吸入される冷媒の密度が算出される。なお、冷媒物性値が記憶されたテーブル(図示せず)がROM71(図2参照)に格納されており、このテーブルが参照されることによって圧縮機10に吸入される冷媒の密度が取得される。そして、取得された冷媒の密度に圧縮機10の気筒体積(排除容積)と圧縮機10の回転数(いずれも既知の値)とを乗じることにより、圧縮機10に吸入される冷媒流量Gが算出される。
Specifically, based on the temperature of the refrigerant sucked into the
ここで、必要熱量Wは、蒸発器40の入口での冷媒の比エンタルピh1と蒸発器40の出口での冷媒の比エンタルピh2との差Δh(Δh=h2−h1)と、蒸発器40を流通する冷媒流量Gとの積に等しくなる(W=G×Δh)。比エンタルピh2は、圧縮機10の入口での冷媒物性値から近似的に把握されるので、h1=h2−Δhの関係から、蒸発器40の入口での冷媒の比エンタルピh1が算出される。そして、冷媒物性値が記憶されたテーブルが参照されて蒸発器40の入口での冷媒の比エンタルピh1に対応する乾き度Xが取得される。たとえば、計算条件の一例として、冷媒配管6を経由するホットガスが40℃でかつ電子膨張弁30を経由する気液二相冷媒が0℃であるとした場合、ステップS34における制御部70による演算の結果、冷媒流量Gのもと、蒸発器40の入口の冷媒温度(蒸発器40内を流通する気液二相冷媒の温度)を10℃に制御(設定)した場合には、蒸発器40の入口における気液二相冷媒の乾き度Xを「0.3」にすれば差Δhに相当する必要熱量Wが得られるという結果が導出される。すなわち、ステップS34における演算結果は、冷媒流量Gのもと10℃かつ0.3の乾き度を有する気液二相冷媒が蒸発器40の入口から流入することによって、蒸発器40に必要熱量Wを発揮させて蒸発器40に付着した霜を融解可能であるということを示す。
Here, the required heat quantity W is determined by the difference Δh (Δh = h2−h1) between the specific enthalpy h1 of the refrigerant at the inlet of the
そして、ステップS35では、ステップS34で得られた蒸発器40の入口の冷媒条件(冷媒の温度=10℃および乾き度X=0.3)を実現させるための電子膨張弁30の開度が算出される。すなわち、圧縮機10に吸入される冷媒流量Gのうち、冷媒配管6を経由する40℃のホットガスの冷媒流量と、電子膨張弁30を経由する0℃の気液二相冷媒の冷媒流量とをいずれの割合で混合した場合に蒸発器40の入口の冷媒条件(冷媒流量G、冷媒の温度=10℃および乾き度X=0.3)が満たされるかが制御部70により演算される。なお、電子膨張弁30の開度の決定に際しては、庫内温度と周囲温度との影響を加味する必要があるので、ROM71(図2参照)に格納されている開度基準表75(図3参照)が参照される。そして、電子膨張弁30の開度がステップS35で決定された開度へと変更される。
In step S35, the opening degree of the
そして、ステップS36では、図9に示すように、開状態の電磁弁52を閉状態に切り替えるとともに閉状態の電磁弁53を開状態に切り替える。この際、外気ファン21は運転が継続される一方、庫内ファン41は運転が停止される。これにより、圧縮機10から吐出された高温(高圧)の冷媒ガス(ホットガス)が冷媒配管6を経由して蒸発器40に流入される。そして、蒸発器40を流通する冷媒が約10℃を維持するように、電子膨張弁30の開度が微調整制御される。また、この間、蒸発器40に付着した霜が融解される。
In step S36, as shown in FIG. 9, the open
その後、ステップS37では、温度センサ82の検出結果に基づいて蒸発器40の出口での冷媒の温度が1℃よりも大きいか否かが制御部70により判断される。蒸発器40の出口での冷媒の温度が1℃以下である場合には、ステップS36に戻って除霜動作(霜の融解)を継続する。また、ステップS37において蒸発器40の出口での冷媒の温度が1℃よりも大きいと判断された場合には、ステップS38では、閉状態の電磁弁52が開状態に切り替えられるとともに、開状態の電磁弁53が閉状態に切り替えられる。
Thereafter, in step S <b> 37, the
そして、ステップS39では、電磁クラッチ15の電磁コイルが非通電(消磁)に制御されて圧縮機10が停止される。そして、ステップS40では、所定時間(たとえば3分)が経過したか否かが判断されるとともに所定時間が経過するまでこの判断が繰り返される。この間、蒸発器40から流下(滴下)した水がほぼ排出される。また、ステップS40において所定時間(3分)が経過したと判断された場合、ステップS41では、電磁クラッチ15の電磁コイルが通電(励磁)されて圧縮機10が起動(再起動)される。そして、ステップS42では、通常の冷却運転を再開するにあたって、圧縮機10は再起動されるので、上記第1実施形態で説明した電子膨張弁30の開度制御(基準開度よりも減少させる初期開度に変更する制御)が行われる。なお、第3実施形態による冷却装置300のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
In step S39, the electromagnetic coil of the
(第3実施形態の効果)
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the third embodiment)
In the third embodiment, the following effects can be obtained.
第3実施形態では、上記のように、蒸発器40に付着する霜(氷)の着霜量(着氷量)を推定するとともに、推定された着霜量に基づいて電子膨張弁30の開度を制御することにより、蒸発器40に付着する霜を融解する除霜運転を行うように制御部70を構成する。これにより、除霜運転が行われる際に予め推定された蒸発器40の着氷量に基づいて霜を融解するための必要最小限の熱量(冷媒流量Gのもとでの蒸発器40の入口におけるホットガスが混合された冷媒の温度および乾き度X)を算出するとともに、この必要最小限の熱量を得るために電子膨張弁30の開度を調整して冷媒を蒸発器40内に流通させることができる。この結果、必要最小限の熱量(冷媒流量)を用いて蒸発器40に付着した霜を短時間で融解することができるので、除霜運転時に蒸発器40の冷却能力が一時的に低下することに起因して冷凍庫105に保管された物品の保冷温度が上昇するのを最小限のレベルに抑制することができる。
In the third embodiment, as described above, the amount of frost (ice formation) of frost (ice) adhering to the
また、第3実施形態では、除霜運転開始時に、電子膨張弁30の開度を基準開度よりも所定量だけ減少させるように制御部70を構成する。これにより、除霜運転開始時に蒸発器40および吸入管5の冷媒を圧縮機10により回収して高圧側(吐出管1、凝縮器20および受液器22)へと移動させる(回収する)ことができるので、その後の除霜運転時に、蒸発器40から戻される液相戻り状態(液バック状態)の冷媒に起因して圧縮機10が破損するのを回避することができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
Moreover, in 3rd Embodiment, the
[変形例]
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is shown not by the description of the above-described embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、圧縮機10の起動後、圧力センサ85により検出される高圧側の圧力が所定値未満に低下した場合に電子膨張弁30の開度を基準開度に向けて増加させたが、本発明はこれに限られない。たとえば、圧縮機10が起動されて電子膨張弁30が絞り気味にされた後、所定時間経過後に、電子膨張弁30の開度を基準開度に向けて増加させる制御を開始するように構成してもよい。
For example, in the first to third embodiments, the opening degree of the
また、上記第1〜第3実施形態では、電子膨張弁30の開度の基準値(開度基準表75)を複数の庫内温度と複数の周囲温度との組合せに応じて設定したが本発明はこれに限られない。すなわち、庫内温度、周囲温度、冷凍サイクル装置(冷却装置)の各部温度、外気温度、開閉扉の開閉回数、冷凍サイクル装置の周囲の風速、日射などの周囲環境情報に基づいて開度基準表が作成されていてもよい。
Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the reference value (opening degree reference | standard table 75) of the opening degree of the
また、上記第1〜第3実施形態では、電磁クラッチ15の冷却に際して電子膨張弁30の開度を所定量だけ増加させたが、本発明はこれに限られない。たとえば、電磁クラッチ15(電磁コイル)を強制的に非通電にして冷却してもよい。また、電磁クラッチ15を強制的に非通電にし、かつ、庫内ファン41を強制的に停止してもよい。また、圧縮機10の運転が継続される(電磁クラッチ15の通電が継続される)状態の場合には、一定時間ごと(1時間に1回の頻度等)に、保冷された庫内温度に影響を与えない程度の時間(約2分程度)だけ電磁クラッチ15および庫内ファン41の少なくともいずれかを強制停止するようにしてもよい。なお、電磁クラッチ15の周囲温度が電磁クラッチ保護動作温度よりも低い所定の上限値を超えた場合にのみ、この制御が行われるように構成してもよい。
In the first to third embodiments, the opening degree of the
また、上記第3実施形態では、着霜量の推定値に基づいて制御部70が演算を行うことにより蒸発器40の入口の冷媒条件(冷媒の温度および乾き度X)を算出したが、本発明はこれに限られない。冷却装置の冷却能力(蒸発器40のサイズ)が既知であるならば、着霜量に対応する蒸発器40の入口の冷媒条件が予め実験的に求められたテーブル(数表)を参照して、蒸発器40の入口の冷媒条件(冷媒の温度および乾き度)を決定してもよい。
Moreover, in the said 3rd Embodiment, although the
また、上記第3実施形態では、蒸発器40を流通する冷媒の温度を10℃に制御(設定)した場合の乾き度Xを算出し、これを満足する電子膨張弁30の開度を決定した例について示したが、本発明はこれに限られない。冷却装置の運転状態(夏季または冬季などの使用条件や着霜量など)に応じて、蒸発器40の霜を融解する温度(蒸発器40を流通する冷媒の温度)を10℃以外の温度(たとえば7℃や12℃など)に設定して、この場合に蒸発器40の霜を融解する必要熱量Wを得るための乾き度Xを算出するようにしてもよい。
Moreover, in the said 3rd Embodiment, the dryness X at the time of controlling (setting) the temperature of the refrigerant | coolant which distribute | circulates the
また、上記第1〜第3実施形態では、駆動源110が外部に設置されたエンジンなどである例を示したが、本発明はこれに限られない。圧縮機10を一定速で駆動することが可能であれば、駆動源110は、外部に設置された電動機(モータ)であってもよい。
In the first to third embodiments, the example in which the
また、上記第1〜第3実施形態では、本発明の「冷却装置」を冷凍庫105に適用した例について示したが、本発明はこれに限られない。冷凍庫以外のたとえば、圧縮機に外部駆動源を用いたショーケース、業務用冷蔵庫、空調機器(特に電算機室など年間を通して冷却運転が要求される施設の空調システム)などに対して、本発明の「冷却装置」を適用してもよい。また、冷凍冷蔵室を備えた冷凍車に対して本発明を適用してもよい。
Moreover, although the said 1st-3rd embodiment showed about the example which applied the "cooling apparatus" of this invention to the
また、上記第1〜第3実施形態では、代替フロン冷媒を用いて冷却装置100〜300を動作させる例について示したが、本発明はこれに限られない。二酸化炭素(CO2)冷媒などの自然冷媒が適用される冷却装置に対して本発明を適用してもよい。 Moreover, although the said 1st-3rd embodiment showed about the example which operates the cooling devices 100-300 using an alternative CFC refrigerant, this invention is not limited to this. The present invention may be applied to a cooling device to which a natural refrigerant such as a carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant is applied.
10 圧縮機
20 凝縮器
30 電子膨張弁
40 蒸発器
51、52、53 電磁弁
70 制御部
100、200、250、300 冷却装置
105 冷凍庫
DESCRIPTION OF
Claims (6)
冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる電子膨張弁と、
前記電子膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記圧縮機の起動時における前記電子膨張弁の開度を前記圧縮機起動後の通常運転時に設定される基準開度よりも減少させることにより、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の圧力を抑制する制御を行うように構成された制御部と、を備える、冷却装置。 A compressor for compressing the refrigerant;
A condenser that condenses the refrigerant;
An electronic expansion valve for expanding the refrigerant condensed by the condenser;
An evaporator for evaporating the refrigerant expanded by the electronic expansion valve;
The pressure of the refrigerant discharged from the compressor is suppressed by reducing the opening of the electronic expansion valve at the time of starting the compressor from a reference opening set at the time of normal operation after starting the compressor. And a control unit configured to perform control.
前記蒸発器と前記圧縮機との間に設けられた電磁弁をさらに備え、
前記制御部は、前記圧縮機の起動時に、前記電子膨張弁の開度制御に加えて、前記電磁弁の開閉動作および前記電磁クラッチの断続動作を行うことにより、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の圧力を抑制する制御を行うように構成されている、請求項1または2に記載の冷却装置。 The compressor is configured to be driven through an electromagnetic clutch by a driving force of an externally installed driving source,
A solenoid valve provided between the evaporator and the compressor;
The controller is configured to perform the opening / closing operation of the electromagnetic valve and the intermittent operation of the electromagnetic clutch, in addition to the opening degree control of the electronic expansion valve, at the time of starting the compressor, thereby discharging the compressor. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling device is configured to perform control for suppressing the pressure of the refrigerant.
前記制御部は、前記圧縮機の運転中に前記電磁クラッチ近傍の温度が前記電磁クラッチを切断するための電磁クラッチ保護動作温度よりも低い所定の上限値に達した際、前記電子膨張弁の開度を増加させて前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を低下させることにより、前記電磁クラッチを冷却する制御を行うように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷却装置。 The compressor is configured to be driven through an electromagnetic clutch by a driving force of an externally installed driving source,
The control unit opens the electronic expansion valve when the temperature in the vicinity of the electromagnetic clutch reaches a predetermined upper limit value lower than the electromagnetic clutch protection operating temperature for disconnecting the electromagnetic clutch during operation of the compressor. The control according to any one of claims 1 to 4, wherein the electromagnetic clutch is controlled to be cooled by increasing a degree of cooling and lowering a temperature of a refrigerant sucked into the compressor. Cooling system.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112611041A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-06 | 青岛海信日立空调系统有限公司 | Air conditioning unit and electronic expansion valve control method |
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2015
- 2015-04-16 JP JP2015083865A patent/JP2016205643A/en active Pending
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CN112611041A (en) * | 2020-12-18 | 2021-04-06 | 青岛海信日立空调系统有限公司 | Air conditioning unit and electronic expansion valve control method |
CN112611041B (en) * | 2020-12-18 | 2023-12-12 | 青岛海信日立空调系统有限公司 | Air conditioning unit and electronic expansion valve control method |
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