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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年12月20日
【発行日】2019年12月26日
(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置
(51)【国際特許分類】
   F25B 1/00 20060101AFI20191129BHJP
   F25B 47/02 20060101ALI20191129BHJP
【FI】
   F25B1/00 387F
   F25B1/00 387G
   F25B1/00 396B
   F25B47/02 530P
   F25B47/02 570M
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】24
【出願番号】特願2019-524563(P2019-524563)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2017年6月12日
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001461
【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】石原 寛也
(72)【発明者】
【氏名】三重野 純
(57)【要約】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびアキュムレータが配管で直列に接続され、非共沸冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、アキュムレータに溜まった液状の冷媒中の冷凍機油を圧縮機へ戻す油戻し配管と、開閉弁を有し、油戻し配管上に設置され、アキュムレータから圧縮機に流れる冷凍機油の量を制御する油戻し調整器と、冷媒回路に冷媒を循環させて蒸発器の除霜を行うデフロスト運転開始時に、油戻り調整器を閉止状態にし、デフロスト運転を開始してから、あらかじめ設定した待機設定時間後に油戻り調整器を開放させる制御を行うデフロスト制御手段とを備えるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびアキュムレータが配管で直列に接続され、非共沸の冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記アキュムレータに溜まった液状の前記冷媒中の冷凍機油を前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、
開閉弁を有し、前記油戻し配管上に設置され、前記アキュムレータから前記圧縮機に流れる前記冷凍機油の量を制御する油戻し調整器と、
前記冷媒回路に前記冷媒を循環させて前記蒸発器の除霜を行うデフロスト運転開始時に、前記油戻し調整器を閉止状態にし、デフロスト運転を開始してから、あらかじめ設定した待機設定時間後に前記油戻し調整器を開放させる制御を行うデフロスト制御手段と
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項2】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびアキュムレータが配管で直列に接続され、非共沸の冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記アキュムレータに溜まった液状の前記冷媒中の冷凍機油を前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、
開閉弁を有し、前記油戻し配管上に設置され、前記アキュムレータから前記圧縮機に流れる前記冷凍機油の量を制御する油戻し調整器と、
前記アキュムレータに溜まった液冷媒の液面の高さ方向に係る位置を検知する液面検知装置と、
前記冷媒回路に前記冷媒を循環させて前記蒸発器の除霜を行うデフロスト運転中に、前記液面検知装置の検知に係る検知液面位置が、あらかじめ設定された設定液面位置となるように、前記油戻し調整器の動作を制御するデフロスト制御手段と
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項3】
前記デフロスト制御手段は、前記検知液面位置が、あらかじめ設定した弁開放設定時間継続して、設定液面位置よりも高い位置にあると判断すると、前記油戻し調整器を開放させ、前記検知液面位置が、あらかじめ設定した弁閉止設定時間継続して、前記設定液面位置よりも低い位置にあると判断すると、前記油戻し調整器を閉止させる請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項4】
前記圧縮機の吐出側から前記蒸発器までを直接接続するホットガスバイパス配管と、
前記ホットガスバイパス配管に接続された、前記ホットガスバイパス配管に流れる前記冷媒の流量を調整する流量調整器と、
前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出過熱度および前記圧縮機の吸込圧力を検出する冷媒状態検出手段と
をさらに備え、
前記デフロスト制御手段は、
通常冷却運転時に前記流量調整器を閉止させ、前記デフロスト運転時において、前記デフロスト運転開始時において、第1冷媒流量の前記冷媒が前記ホットガスバイパス配管に流れるように前記流量調整器を制御し、
前記吐出過熱度が設定過熱度よりも大きく、かつ前記吸込圧力が設定圧力よりも低い場合に、前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量よりも増加させるように前記流量調整器を制御する請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項5】
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転中において、前記吐出過熱度が前記設定過熱度以下か、または前記吸込圧力が前記設定圧力以上である場合に、前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量に減少させるように前記流量調整器を制御する、請求項4に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項6】
前記圧縮機の吐出側から前記蒸発器までを直接接続するホットガスバイパス配管と、
前記ホットガスバイパス配管に接続された、前記ホットガスバイパス配管に流れる前記冷媒の流量を調整する流量調整器と、
前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出過熱度および前記圧縮機の吸込圧力を検出する冷媒状態検出手段と
をさらに備え、
前記デフロスト制御手段は、
デフロスト運転開始時において、第1冷媒流量の前記冷媒が前記ホットガスバイパス配管に流れるように前記流量調整器を制御し、
前記デフロスト運転中において、前記吐出過熱度が設定過熱度以下か、または前記吸込圧力が設定圧力以下である場合に前記圧縮機の運転周波数を減少させる制御を行う請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項7】
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転中において、前記吐出過熱度が設定過熱度よりも大きく、かつ前記吸込圧力が設定圧力よりも大きい場合に前記圧縮機の運転周波数を増加させ、
前記圧縮機の運転周波数が最大運転周波数になっている場合に前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量よりも増加させるように前記流量調整器を制御する、請求項6に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項8】
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転中に前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量よりも増加させた後において、前記吐出過熱度が設定過熱度以下か、または前記吸込圧力が設定圧力以下である場合に、前記圧縮機の運転周波数を減少させ、前記圧縮機の運転周波数が最小運転周波数になった場合に前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量に減少させるように前記流量調整器を制御する、請求項7に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項9】
前記流量調整器は、
互いに並列に接続された複数の開閉弁からなるものであり、
前記デフロスト制御手段は、開放する前記開閉弁の数により前記ホットガスバイパス配管に流れる前記冷媒の流量を制御するものである、請求項4〜請求項8のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項10】
前記流量調整器は、
開放されることにより前記第1冷媒流量を前記ホットガスバイパス配管に流す第1開閉弁と、
前記第1開閉弁と並列に接続されている第2開閉弁と、を備え、
前記デフロスト制御手段は、
前記第1開閉弁を開放し、前記第2開閉弁を閉止することにより前記ホットガスバイパス配管に前記第1冷媒流量を流し、
前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開放することにより、前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量よりも増加させる請求項4〜請求項9のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項11】
前記凝縮器に流れる前記冷媒を遮断する系統遮断弁をさらに備え、
前記凝縮器は、
前記冷媒回路に複数台が並列に設置され、
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転中において、前記系統遮断弁を閉止させる制御を行う請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項12】
前記凝縮器に送風する凝縮器ファンをさらに備え、
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転開始時において、前記凝縮器ファンを停止させる制御を行う請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項13】
前記流量調整器は、
前記第1開閉弁または前記第2開閉弁に直列に接続された流量調整弁を備える請求項10に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項14】
前記流量調整器は、
連続的に開度の調整可能な電動弁により構成される、請求項4〜請求項8のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷凍サイクル装置に係るものである。特に、冷媒として、非共沸冷媒を用いた装置におけるデフロスト(除霜)に関するものである。
【背景技術】
【0002】
冷凍サイクル装置において、圧縮機から吐出されるガス(気体)状の冷媒(ホットガス)を、霜が付いた蒸発器に通過させるデフロスト運転を行って、デフロストを行う方法がある。たとえば、圧縮機と蒸発器との間に、ホットガスバイパス配管が設置された冷凍サイクル装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。そして、デフロスト運転時に、圧縮機から吐出するホットガスを、ホットガスバイパス配管を介して蒸発器に直接流入させる。このとき、吐出される冷媒の吐出過熱度と吐出圧力とに基づく制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2014−119122号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、冷凍サイクル装置において、たとえば、複数の冷媒が混合している非共沸冷媒を冷媒回路に用いている場合がある。非共沸冷媒は、各冷媒の沸点が異なるため、高い吐出温度を得にくい。したがって、ホットガスによるデフロストを行う際に、デフロストに係る熱量(除霜熱量)を多く確保することが難しく、時間がかかるという課題があった。
【0005】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ホットガスによるデフロスト運転の時間短縮を実現する冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびアキュムレータが配管で直列に接続され、非共沸冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、アキュムレータに溜まった液状の冷媒中の冷凍機油を圧縮機へ戻す油戻し配管と、開閉弁を有し、油戻し配管上に設置され、アキュムレータから圧縮機に流れる冷凍機油の量を制御する油戻し調整器と、冷媒回路に冷媒を循環させて蒸発器の除霜を行うデフロスト運転開始時に、油戻り調整器を閉止状態にし、デフロスト運転を開始してから、あらかじめ設定した待機設定時間後に油戻り調整器を開放させる制御を行うデフロスト制御手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、沸点が異なる複数の冷媒を混合した非共沸冷媒を用いた冷媒回路において、デフロスト運転を行う際、デフロスト制御手段が、デフロスト運転を開始してから、待機設定時間の間、油戻し調整器を閉止しておき、待機設定時間が経過すると、油戻し調整器を開放する制御を行うようにしたので、積極的にアキュムレータ8に液冷媒を溜めることができる。このとき、非共沸冷媒のうち、吐出温度が低い冷媒を液冷媒としてアキュムレータに多く残し、吐出温度が高い冷媒を多く圧縮機から吐出させ、除霜熱量を多く確保することができるため、デフロスト時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す図である。
図2】本発明の実施の形態1の冷凍サイクル装置100における制御に係る処理の手順を説明する図である。
図3】本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す図である。
図4】本発明の実施の形態4の冷凍サイクル装置100における制御に係る処理の手順を説明する図である。
図5】本発明の実施の形態5に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す図である。
図6】本発明の実施の形態5におけるデフロスト運転時の油戻し調整器10の制御に係る処理の手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。ここで、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適宜、適用することができる。そして、温度、圧力などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、システム、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。
【0010】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す図である。図1に基づいて、冷凍サイクル装置100の機器構成などについて説明する。冷凍サイクル装置100は、冷媒を循環させる冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用して、対象空間の冷房、対象物の冷却などを行う。冷凍サイクル装置100において、圧縮機1、凝縮器4a、4b、膨張弁6および蒸発器7が配管で接続され、冷媒回路が構成される。ここで、冷媒回路については、図1の構成に限定されるものではない。また、蒸発器7は、クーラ筐体(図示せず)に内蔵されている。
【0011】
ここでは、冷媒として、非共沸冷媒を用いるものとする。非共沸冷媒は、沸点が異なる複数の冷媒を混合した冷媒である。複数の冷媒は冷媒回路内での圧力が異なる。圧力が低い低圧冷媒は、比熱比が小さいことから、圧力が高い高圧冷媒よりも吐出温度が低い。このため、低圧冷媒が含まれる非共沸冷媒は、単一の高圧冷媒よりも吐出温度が低くなる。ここで、非共沸冷媒は、燃性を有していても、有していなくてもよい。非共沸混合冷媒は、たとえば、R407CまたはR448Aである。非共沸混合冷媒は、R32と、R125と、R134aと、R1234yfと、COの混合冷媒である。R32の割合XR32(wt%)が、33<XR32<39である条件と、R125の割合XR125(wt%)が、27<XR125<33である条件と、R134aの割合XR134a(wt%)が、11<XR134a<17である条件と、R1234yfの割合XR1234yf(wt%)が、11<XR1234yf<17である条件と、COの割合XCO(wt%)が、3<XCO<9である条件と、XR32とXR125とXR134aとXR1234yfとXCOの総和が、100である条件と、をすべて満たす冷媒であってもよい。
【0012】
<圧縮機1および油分離器2>
圧縮機1は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して、高温および高圧の状態にして吐出する。たとえば、インバータ回路を有し、圧縮機1が有するモータの回転数が制御されることにより、容量制御される構成を有している。ここで、圧縮機1において、吸入するガス冷媒の断熱圧縮による吐出温度は、比熱比の大きな冷媒ほど高くなる。油分離器2は、圧縮機1から吐出される気体状の冷媒(ガス冷媒)とともに吐出される冷凍機油を、ガス冷媒から分離する機能を有している。そして、油分離器2において分離された冷凍機油は、圧縮機1に接続された毛細管(図示せず)から圧縮機1に戻される。
【0013】
<凝縮器4a、4bおよび蒸発器7>
凝縮器4aおよび凝縮器4bは、たとえば、凝縮器ファン5aおよび凝縮器ファン5bなどから供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化する。凝縮器4aおよび凝縮器4bは、逆止弁3を介して油分離器2の吐出側と接続されている。ここで、図1においては、2台の凝縮器4aおよび凝縮器4bが並列に接続されて設けられている場合について例示しているが、凝縮器を1台以上有するものであればよい。膨張弁6は、冷媒を減圧して膨張させる絞り装置(流量制御装置)となる。また、蒸発器7は、空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化する。送風ファン7aは、蒸発器7に空気を送り、蒸発器7における熱交換を促進させる。
【0014】
<アキュムレータ8>
アキュムレータ8は、蒸発器7から流出した液状の冷媒である液冷媒を溜める。アキュムレータ8は、蒸発器7と圧縮機1の吸込側との間で配管接続されている。したがって、アキュムレータ8を通過した気体状のガス冷媒が、圧縮機1に吸引され、圧縮される。また、アキュムレータ8の底部側には、油戻し配管9が接続されている。油戻し配管9は、アキュムレータ8に溜まった液冷媒中の冷凍機油を圧縮機1に戻す配管である。このとき、冷凍機油だけでなく、少量の液冷媒も含まれる。油戻し配管9上には、油戻し調整器10が配置されている。油戻し調整器10は、開閉弁を有し、たとえば、デフロスト制御手段30の指示に基づいて、油戻し配管9の開通または遮断を行う。油戻し調整器10が開通すると、アキュムレータ8に貯留された冷凍機油と少量の液冷媒とが、油戻し配管9を介して、圧縮機1へ戻される。
【0015】
<ホットガスバイパス回路>
さらに、冷凍サイクル装置100は、ホットガスバイパス配管11、流量調整器12およびデフロスト制御手段30を備えている。ホットガスバイパス配管11は、圧縮機1と蒸発器7との間に接続され、ホットガスバイパス流路となる配管である。ホットガスバイパス配管11は、デフロスト運転時に、圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒を凝縮器4aおよび凝縮器4bを介さずに、直接蒸発器7へ流入させる。
【0016】
<流量調整器12>
流量調整器12は、ホットガスバイパス配管11に流れる冷媒の流量を調整する。流量調整器12は、たとえば、並列に接続された第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bを有している。そして、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの開閉の組み合わせにより、ホットガスバイパス配管11に流れる冷媒の流量が調整されるようになっている。具体的には、第1開閉弁12aを開放したときの冷媒の流量は、第2開閉弁12bを開放したときに流れる流量よりも大きい。このため、第1開閉弁12aが開放され、第2開閉弁12bが閉止されている場合には、第1の冷媒流量がホットガスバイパス配管11に流れる。一方、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの双方が開放した際には、第1の冷媒流量よりも多い第2の冷媒流量がホットガスバイパス配管11に流れるようになっている。
【0017】
ここで、図1においては、流量調整器12が、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bからなる場合について例示するが、ホットガスバイパス配管11を流れる冷媒流量を調整できるものであればその構成を問わない。たとえば、流量調整器12が、多段的に冷媒流量を調整できる3つ以上の開閉弁で構成してもよい。また、開度を連続的に調整することができる1つ以上の電動弁で構成してもよい。
【0018】
また、第1開閉弁12aと直列に、流量調整弁となるニードル弁13が接続されている。ニードル弁13は、第1開閉弁12aに対して、蒸発器7側に配置されている。ニードル弁13は、圧縮機1への冷媒液戻りが発生しないように、開度の調節が行われるものである。たとえば、設置場所などに応じて、手動により、デフロスト制御時に所定の流量の冷媒が流れるように所定の開度に設定される。これにより、設置場所による配管の長さなどに基づいて、現地状況に合わせた冷媒流量となるように、開度を調整可能することができる。このため、デフロスト運転の時間を短縮することができる。ここで、図1において、ニードル弁13が第1開閉弁12aの後段のみに設けられた場合について例示しているが、第2開閉弁12bの後段にもニードル弁13を設けてもよい。また、第2開閉弁12bの後段にのみ、ニードル弁13を設けてもよい。
【0019】
<デフロスト制御手段30>
デフロスト制御手段30は、流量調整器12の動作を制御する。デフロスト制御手段30は、たとえば、制御装置31、記憶装置32および計時装置33を有している。制御装置31は、入力される温度などのデータに基づいて、演算、判断などの処理を行い、圧縮機1、油戻し調整器10などの冷凍サイクル装置100の機器を制御する装置である。また、記憶装置32は、制御装置31が処理を行うために必要となるデータを記憶する装置である。そして、計時装置33は、制御装置31の判断に必要な計時を行う、タイマなどの装置である。
【0020】
ここで、制御装置31については、たとえば、CPU(Central Processing Unit)などの制御演算処理装置を有するマイクロコンピュータなどで構成されているものとする。そして、記憶装置32は、制御装置31が行う処理手順をプログラムとしたデータを有している。制御演算処理装置が、プログラムのデータに基づいて処理を実行して制御を実現する。ただ、これに限定するものではなく、各装置を専用機器(ハードウェア)で構成してもよい。
【0021】
デフロスト制御手段30は、たとえば、通常冷却運転時には、ホットガスバイパス配管11に冷媒が流れないように、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの双方を閉止させる。一方、デフロスト運転においてデフロスト制御手段30が行うホットガスデフロスト制御時には、ホットガスバイパス配管11に通過させる冷媒の流量に基づいて、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bを制御する。たとえば、第1開閉弁12aを開放させて第2開閉弁12bを閉止させる、または、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの双方を開放させる。
【0022】
ここで、デフロスト制御手段30は、ホットガスデフロスト制御時に、冷媒状態検出手段20が検出した圧縮機1の吐出過熱度SHおよび圧縮機1の吸込圧力Pinに応じて、流量調整器12を調整し、ホットガスバイパス配管11に流れる冷媒流量を調整する制御を行う。また、実施の形態1では、油戻し調整器10について、デフロスト運転を開始するときには閉止させた状態にしておき、待機設定時間後に開放させる制御を行う。
【0023】
<冷媒状態検出手段20>
冷媒状態検出手段20は、圧縮機1から吐出される冷媒の吐出過熱度SHおよび圧縮機1の吸込圧力Pinを検出する。冷媒状態検出手段20は、吐出温度センサ20a、吸込圧力センサ20bおよび高圧温度センサ20cを備えている。吐出温度センサ20aは、圧縮機1が吐出した冷媒の吐出冷媒温度を検出する。また、吸込圧力センサ20bは、圧縮機1が吸入する冷媒の吸込圧力Pinを検出する。そして、高圧温度センサ20cは、油分離器2から流出した冷媒温度を検出する。また、デフロスト制御手段30は、冷媒状態検出手段の一部としても機能する。デフロスト制御手段30は、吐出温度センサ20aが検出した吐出冷媒温度と高圧温度センサ20cが検出した高圧側温度との差分を演算し、吐出過熱度SHとして検出する。
【0024】
<アキュムレータ液滞留量手段>
アキュムレータ8へ液冷媒を滞留させる手段として、デフロスト制御手段30が、デフロスト開始から待機設定時間になるまでの間、油戻し調整器10を閉止させる。
【0025】
<デフロスト運転時の動作>
ここで、図1を参照して、デフロスト運転時における冷凍サイクル装置100における冷媒の流れについて説明する。まず、圧縮機1から出た冷媒が油分離器2において冷媒と油とに分離される。油分離器2から流出したガス冷媒は、逆止弁3を介して凝縮器4aおよび凝縮器4b側に流れる冷媒と、ホットガスバイパス配管11側に流れる冷媒とに分岐する。ここで、通常冷却運転時には流量調整器12は閉止しており、冷媒がホットガスバイパス配管11を通過しないようになっている。デフロスト運転時には、流量調整器12は開放される。制御に応じ、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの少なくとも一方を開放する。制御の詳細については後述する。
【0026】
その後、流量調整器12を流れた冷媒は、蒸発器7内部を通過する。その際、冷媒と蒸発器7に付着した霜との熱交換により霜を溶かす。蒸発器7内で霜を溶かした冷媒は、一部凝縮しているため、アキュムレータ8で気液分離される。アキュムレータ8を出たガス冷媒は圧縮機1へ吸い込まれる。一方、アキュムレータ8に溜まった液冷媒は、油戻し調整器10を開くことにより、少しずつ圧縮機1へ戻される。
【0027】
蒸発器7に流れる冷媒量が多いほど、デフロストするために供給される熱量が多くなる。このため、蒸発器7に付着した霜を溶かす時間が短くなる。しかし、蒸発器7に流れる冷媒が多すぎると、蒸発器7内でガス冷媒から液冷媒に凝縮した冷媒が大量にアキュムレータ8内に流入する。アキュムレータ8内に貯留できる液冷媒の許容量を超えると、液冷媒が圧縮機1に流入し、圧縮機1が故障する原因となる。
【0028】
ここで、非共沸冷媒などの混合冷媒の場合、アキュムレータ8内に溜まった液冷媒において、蒸発し易い冷媒の方が先に蒸発していく。たとえば、同じ圧力条件で液冷媒が存在した場合、高圧冷媒の方が蒸発温度が低いため、高圧冷媒の方が低圧冷媒よりも先に蒸発する。このため、冷媒回路内を循環する冷媒の組成が、高圧冷媒の方が多くなる高圧冷媒リッチとなる。沸点が高い高圧冷媒の方が多くなるので、圧縮機1が吐出する冷媒の吐出温度が上がりやすくなる。霜の付いた蒸発器7と冷媒との温度差が広がり、除霜熱量となる蒸発器7における冷媒と霜との熱交換量が増える。
【0029】
<デフロスト運転時のホットガスデフロスト制御>
図2は、本発明の実施の形態1の冷凍サイクル装置100における制御に係る処理の手順を説明する図である。デフロスト運転時におけるホットガスデフロスト制御の処理については、デフロスト制御手段30が行う。図1および図2に基づいて、冷凍サイクル装置100のデフロスト制御手段30が行うホットガスデフロスト制御について説明する。
【0030】
まず、デフロスト運転が必要であると判断される、または、定期的にデフロスト運転を行う際、通常冷却運転を終了させる(ステップST1)。そして、ポンプダウン運転により、冷媒回路内に残留している冷媒を凝縮器などに封じこめる冷媒回収が所定時間行われる(ステップST2)。冷媒回収が完了した後に、ポンプダウン運転を停止させる(ステップST3)。このとき、デフロスト制御手段30は、油戻し調整器10の弁を閉止させ、閉止状態にしておく。その後、デフロスト運転を開始させる(ステップST10)。
【0031】
デフロスト運転が開始されると、デフロスト制御手段30は、流量調整器12の第1開閉弁12aを開放させる(ステップST11)。ホットガスバイパス配管11に第1冷媒流量の冷媒が流れる。
【0032】
また、デフロスト制御手段30は、デフロスト運転の開始とともに、以下のステップとは別の工程で、油戻し調整器10に係る計時を開始する(ステップST11A)。そして、あらかじめ定められた待機設定時間を経過したかどうかを判断する(ステップST12A)。待機設定時間を経過したものと判断すると、油戻し調整器10の弁を開放する(ステップST13A)。待機設定時間が経過するまで、油戻し調整器10の弁を閉止しておき、低圧冷媒の割合が多い液冷媒を圧縮機1に戻さないようにしつつ、アキュムレータ8に溜めることで、圧縮機1から吐出される冷媒において、高圧冷媒の割合を多くし、通常運転時の非共沸冷媒の吐出温度よりも、吐出温度を上げることができる。
【0033】
また、冷媒状態検出手段20が、圧縮機1の吐出過熱度SHおよび吸込圧力Pinを検出する(ステップST12)。吐出過熱度SHは、吐出温度センサ20aが検出した吐出冷媒温度と、高圧温度センサ20cが検出した高圧側温度との差分をデフロスト制御手段30が演算することにより、検出する。また、吸込圧力Pinは、吸込圧力センサ20bが検出する。
【0034】
そして、デフロスト制御手段30は、吐出過熱度SHが設定過熱度SHrefより大きく、かつ吸込圧力Pinが設定圧力Prefよりも小さい期間が、所定期間t1の間、継続したか否かを判断する(ステップST13)。ここで、設定過熱度SHrefおよび設定圧力Prefは、あらかじめデフロスト制御手段30の記憶装置32に記憶されている。また、実施の形態1において、所定期間t1は、たとえば、10秒に設定される。デフロスト制御手段30は、ステップST13における条件を満たすようになるまで、流量調整器12の第1開閉弁12a側を開放し、第2開閉弁12bを閉止した状態でのデフロスト運転が継続されるように制御する。
【0035】
ステップST13における条件を満たす場合、つまり、図2においてステップST13のYESの場合、デフロスト制御手段30は、第2開閉弁12bを開放させる(ステップST14)。すると、ホットガスバイパス配管11に流れる冷媒の流量は、第1開閉弁12aのみが開いていた場合に比べて多くなる。このため、デフロスト時間の短縮化をはかることができる。
【0036】
ステップST14の状態で、圧縮機1の吐出過熱度SHおよび吸込圧力Pinが検出される(ステップST15)。そして、デフロスト制御手段30において、吐出過熱度SHが設定過熱度SHref以下である期間、または吸込圧力Pinが設定圧力Pref以上である期間が所定期間t2の間継続したか否かが判断される(ステップST16)。実施の形態1において、所定期間t2は、たとえば3秒に設定される。ステップST16の条件を満たすまで、流量調整器12の第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの双方を開放した状態でのデフロスト運転が行われる。つまり、ステップST16のNOの場合の経路でフローが繰り返されることになる。
【0037】
一方、ステップST16の条件を満たした場合、つまり、ステップST16のYESの場合は、圧縮機1への液戻りの可能性が生じる状態であると判断し、デフロスト制御手段30により第2開閉弁12bが閉止される(ステップST17)。つまり、デフロストに使われる冷媒が大量にアキュムレータ8内へ流入し、アキュムレータ8の気液分離できる許容量を超えて圧縮機1へ液冷媒が戻るおそれがあるため、第2開閉弁12bを閉止し、除霜に使用する冷媒の量を少なくする。その後、上述した第1開閉弁12aが開放され第2開閉弁12bが閉止された状態でのデフロスト運転が行われる(ステップST12、ST13)。
【0038】
デフロスト運転は、デフロスト制御手段30により上記のST11からST17までのフローで制御され、そのフローがデフロスト運転停止条件に至るまで繰り返される。デフロスト運転停止条件は、所定の箇所の温度が所定の温度以上に上昇することである。実施の形態1においては、たとえば、蒸発器7の出口温度が25℃以上になった場合にデフロスト運転が停止される。ここで、デフロスト運転停止条件は、冷凍サイクル装置100の仕様に応じて、適宜設定することができる。
【0039】
このように、吐出過熱度SHおよび吸込圧力Pinに応じて、ホットガスバイパス配管11に流れる冷媒流量を調整することにより、デフロスト運転の期間の短縮化をはかりながら、圧縮機1への液戻りを確実に防止することができる。すなわち、蒸発器7内に流れる冷媒量が多くて冷媒温度が高いほど、除霜熱量も多くなる。このため、蒸発器7内部に付着した霜を溶かす時間も短くなる。しかし、蒸発器7へ流れる冷媒が多すぎると、蒸発器7内でガスから液に凝縮した液冷媒が大量にアキュムレータ8に入り、アキュムレータ8で気液分離できる許容量を超えてしまい、圧縮機1へ大量の液冷媒が戻って圧縮機1の故障の原因となる。流量調整器12が開放され、ホットガスバイパス配管11に冷媒が流れた場合、冷媒回路に流れる冷媒循環量は増加するため、蒸発器7へ流れる冷媒流量も多くなってしまう。
【0040】
従来の冷凍サイクル装置の場合、図1に示される吸込圧力センサ20bのように圧縮機1の吸入側の圧力を検知するのではなく、圧縮機1の吐出側の圧力を検出している。そして、デフロスト制御手段30は、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの開閉を制御し、蒸発器7へ流入するホットガスの量を制御するものである。この場合、圧縮機1の吸込圧力Pinが上昇しても、圧縮機1の吐出圧力Poutが上がらなければ、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの両方が開いている状態から第1開閉弁12aのみが開いている状態に切り替えることがないため、デフロスト時の圧縮機1への液戻り量が増えてしまう。
【0041】
ここで、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100においては、圧縮機1への液戻りが多い場合、圧縮機1の吸込圧力Pinが増加し、吐出過熱度SHは減少していく。そこで吸込圧力Pinが設定圧力Pref以上かつ吐出過熱度SHが設定過熱度SHref以下になった期間が所定期間経過した場合に、第2開閉弁12bを閉じる。第2開閉弁12bが閉じられることにより、ホットガスバイパス配管11の冷媒流量が減少し、圧縮機1への液戻り量が減少する。これにより、圧縮機1に液戻りすることによる故障などを防止することができる。ここで、所定期間は、たとえば、3秒に設定される。
【0042】
また、デフロスト時の圧縮機1への液戻り量が少ない場合、圧縮機1の吸込圧力Pinが減少し、吐出過熱度SHが増加する。そして、吸込圧力Pinが設定圧力Prefより低くかつ吐出過熱度SHが設定過熱度SHrefより高くなった期間が所定期間経過した場合に、冷媒循環量を増加させたとしても圧縮機1への液戻りが発生しない状態であるとして、第2開閉弁12bが開放される。すると、冷媒回路における冷媒循環量が増加するため、蒸発器7へ流れる冷媒量が増加してデフロストを短時間で行うことができる。
【0043】
また、圧縮機1の吸込圧力Pinを設定圧力Prefよりも低くすることにより、圧縮機1への液戻し量を減らすことができる理由は、以下のとおりである。デフロスト運転時にホットガス冷媒の凝縮に使用される熱源としては、下記3種類である。
i)クーラ筐体(現地配管含む)の顕熱
ii)着霜の顕熱
iii)着霜の潜熱
設定圧力Prefを設定し、圧縮機1の吸込圧力飽和温度を0℃以下に保つことによって、0℃未満の物質との熱交換量のみがホットガス冷媒の凝縮に使用される。よって、上記i)〜iii)についてさらに細分化可能となり、
i)−1クーラ筐体の顕熱(−40℃〜0℃)
i)−2クーラ筐体の顕熱(0℃〜+20℃)
ii)−1着霜の顕熱(−40℃〜0℃)
ii)−2着霜の顕熱(0℃〜+20℃)
iii)着霜の潜熱
ただし、上記に記載の温度については、庫内−40℃からデフロスト開始し、筐体温度が+20℃でデフロスト完了とした場合の例である。上記の中でホットガスの凝縮に使用される熱量は、i)−1とii)−1のみであり、その他の熱量についてはホットガスの凝縮に使用されないため、従来と比較してホットガスの凝縮量を減らすことが可能となる。
【0044】
以上のように、実施の形態1の冷凍サイクル装置100によれば、低圧冷媒と高圧冷媒とを混合した非共沸冷媒を用いた冷媒回路において、蒸発器7のデフロストを行う際、デフロスト制御手段30が、デフロスト運転を開始してから、待機設定時間の間、油戻し調整器10を閉止しておいて、積極的にアキュムレータ8に液冷媒を溜め、待機設定時間が経過すると、油戻し調整器10を開放する制御を行うようにしたので、非共沸冷媒のうち、低圧冷媒を液冷媒としてアキュムレータ8に多く残し、吐出温度が高い高圧冷媒を多く圧縮機1から吐出させることができる。このため、デフロスト時間を短縮することができる。
【0045】
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す図である。図3において、図1と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態1において説明したことと同様の動作を行う。
<系統遮断弁40>
図3の冷凍サイクル装置100において、凝縮器4bの流入側には、系統遮断弁40が配置されている。系統遮断弁40の開閉により、凝縮器bに冷媒を流通または遮断を選択できるようになっている。ここで、図1において、一部の凝縮器4b側にのみ系統遮断弁40が設けられている場合について例示しているが、これに限定するものではない。すべての凝縮器4aおよび凝縮器4bに系統遮断弁40を設け、デフロスト制御手段30が、閉止する系統遮断弁40を選択するようにしてもよい。
【0046】
デフロスト制御手段30は、通常冷却運転時においては、系統遮断弁40を開放し、複数の凝縮器4aおよび凝縮器4bに冷媒を通過させて冷却運転が行われる。また、デフロスト運転時においては、デフロスト制御手段30は、前述した図2のステップST11において、系統遮断弁40を閉止させて、凝縮器4bへの冷媒の流通を遮断する。
【0047】
実施の形態2の冷凍サイクル装置100のように、凝縮器4の流入側に系統遮断弁40を配置することで、実施の形態2の冷凍サイクル装置100は、デフロスト運転時において、ホットガスバイパス配管11へ冷媒を流通させるとともに、凝縮器4bへの冷媒の流通を遮断して、通常冷却運転時よりも凝縮温度を高くすることにより、デフロスト時間を短縮することができる。
【0048】
実施の形態3.
前述の実施の形態1および実施の形態2では、特に触れなかったが、たとえば、ステップST10において、デフロスト運転を開始する際、デフロスト制御手段30は、すべての凝縮器ファン5を停止するようにしてもよい。デフロスト運転において凝縮器ファン5を停止することで、凝縮器4における熱交換量を少なくすることで、凝縮器4側に流れる冷媒の量を少なくすることができる。
【0049】
実施の形態4.
図4は、本発明の実施の形態4の冷凍サイクル装置100における制御に係る処理の手順を説明する図である。実施の形態4の冷凍サイクル装置100の機器などの構成は、実施の形態1において説明した図1と同じである。
【0050】
実施の形態4の冷凍サイクル装置100は、実施の形態1〜実施の形態3の冷凍サイクル装置100に対し、デフロスト制御手段30が、デフロスト運転時に、圧縮機1の運転周波数を制御することができるようにしたものである。以下、実施の形態1などとは異なる点を中心に説明する。
【0051】
実施の形態4においてデフロスト制御手段30は、デフロスト運転時に、圧縮機1の運転周波数fを増減させる制御を行うことができる。デフロスト制御手段30は、デフロスト運転開始時において、第1開閉弁12aのみを開放するとともに、あらかじめ設定された初期運転周波数f0にて圧縮機1を動作させる。そして、デフロスト制御手段30は、ホットガスバイパス配管11における冷媒流量を一定にした状態で、吐出過熱度SHおよび吸込圧力Pinに基づいて運転周波数fを増減させる。
【0052】
<デフロスト運転時のホットガスデフロスト制御>
次に、図1図4とを参照して、実施の形態4の冷凍サイクル装置100における動作例について説明する。ここで、図4のステップST20におけるホットガスデフロスト開始までの工程は、図2のホットガスデフロスト開始までの工程(ステップST1〜ST3)と同一の工程である。ホットガスデフロスト制御が開始された際、流量調整器12の第1開閉弁12aが開き(ステップST21)、ホットガスバイパス配管11に冷媒が流れる。このとき、冷媒状態検出手段20において圧縮機1の吐出過熱度SHおよび吸込圧力Pinが検出される(ステップST22)。
【0053】
デフロスト制御手段30は、デフロスト制御手段30において、吐出過熱度SHが設定過熱度SHref以下、または吸込圧力Pinが設定圧力Pref以下である期間が所定期間t3の間継続したか否かが判断される(ステップST23)。設定過熱度SHrefおよび設定圧力Prefは、あらかじめデフロスト制御手段30に記憶されている。ステップST23の条件が所定期間t3の間継続した場合(ステップST23のYESの場合)は、圧縮機運転周波数を減少させる(ステップST24)。実施の形態4においては、所定期間t3はたとえば3秒に設定される。そして、デフロスト制御手段30は、ステップST23の条件を満たすようになるまで、流量調整器12の第1開閉弁12a側を開放し、第2開閉弁12bを閉止した状態でのデフロスト運転が継続されるように制御する。
【0054】
そして、デフロスト制御手段30において、吐出過熱度SHが設定過熱度SHrefより大きくかつ吸込圧力Pinが設定圧力Prefより大きい期間が所定期間t4の間継続したかどうかが判定される(ステップST25)。実施の形態4においては、所定期間t4は、たとえば10秒に設定される。ステップST25の条件を満たさない場合、すなわちステップST25においてNOの場合は、再度ステップST21から繰り返される。ステップST25の条件を満たす場合、すなわち、ステップST25において、YESの場合には、デフロスト制御手段30は、圧縮機1の運転周波数fと圧縮機1の最大運転周波数fmaxとの比較を行い(ステップST26)、圧縮機1の運転周波数fが増速可能、すなわちステップST26においてYESの場合に、所定周波数分だけ増速するように制御される(ステップST27)。そして再度ステップST21からフローを繰り返す。圧縮機1の運転周波数fを増加させると、圧縮機1の吸込圧力Pinは減少し、吐出過熱度SHも減少する。ここで、圧縮機1の運転周波数fが最大運転周波数fmaxである場合(ステップST26のNOの場合)には増速は行わず、第2開閉弁12bが開放される(ステップST28)。
【0055】
この状態で、圧縮機1の吐出過熱度SHおよび吸込圧力Pinが検出される(ステップST29)。そして、吐出過熱度SHが設定過熱度SHrefより大きく、かつ吸込圧力Pinが設定圧力Prefより大きい期間が所定期間t5継続したか否かが判断される(ステップST30)。実施の形態4において、t5は、たとえば10秒に設定される。上記条件を満たす場合、すなわちステップST30においてYESの場合は、圧縮機1の運転周波数fが所定量だけ増速される(ステップST31)。圧縮機1の運転周波数fを増加させると、圧縮機1の吸込圧力Pinは減少し、吐出過熱度SHも減少する。圧縮機1が増速された後、ステップST28からのフローが繰り返される。ここで、既に最大運転周波数fmaxに達している場合には、最大運転周波数fmaxでの運転を継続し、ステップST28からのフローが繰り返される。
【0056】
ステップST30の条件を満たさない場合、すなわちステップST30においてNOの場合は、デフロスト制御手段30は、吐出過熱度SHが設定過熱度SHref以下、または吸込圧力Pinが設定圧力Pref以下である期間が所定期間t6継続したか否かが判断される(ステップST32)。実施の形態4においては、所定期間t6は、たとえば3秒に設定される。ステップST32においてNOの場合は、まだ圧縮機1への液戻りが発生しないと判断し、再度ST28からのフローが繰り返される。ステップST32においてYESの場合は、圧縮機1の運転周波数fが最小かどうかが判定される(ステップST33)。圧縮機1の運転周波数fが最小運転周波数fminに達していない場合は、圧縮機運転周波数は減少される(ステップST34)。そして、圧縮機1の運転周波数fが最小運転周波数fminに至るまで、ステップST28からのフローが繰り返される。一方、運転周波数fが最小運転周波数fminに達している場合、第2開閉弁12bが閉止される(ステップST35)。
【0057】
つまり、第1開閉弁12aおよび第2開閉弁12bの双方が開放した状態で、圧縮機1の運転周波数fの増減による冷媒循環量の制御が行われる(ステップST29〜ST35)。そして、圧縮機1への液戻りの可能性が生じた際には、第2開閉弁12bを閉止し、再び第1開閉弁12aのみが開放した状態で、ホットガスデフロスト制御が行われる(ステップST21〜ST35)。
【0058】
デフロスト運転は、デフロスト制御手段30により上記のステップST21からステップST35までのフローで制御され、そのフローがデフロスト運転停止条件に至るまで繰り返される。デフロスト運転停止条件は、所定の箇所の温度が所定の温度以上に上昇することである。実施の形態4においても実施の形態1と同様に、たとえば、蒸発器7の出口温度が25℃以上になった場合にデフロスト運転が停止される。ここで、デフロスト運転停止条件は、冷凍サイクル装置100の仕様に応じて、適宜設定することができる。
【0059】
このように、デフロスト運転時において、流量調整器12によるホットガスバイパス配管11に流れる冷媒流量の制御と、圧縮機1に吸入される冷媒吸込量の制御との双方を行うことにより、圧縮機1への液戻り状態が発生しない範囲内において最大限の能力でホットガスデフロストを行うことができるため、デフロスト時間をさらに短縮しながら、圧縮機1への液戻りを確実に防止することができる。
【0060】
以上のように、実施の形態4の冷凍サイクル装置100によれば、デフロスト運転時に圧縮機1の周波数を増減できるようにしたので、実施の形態1などの冷凍サイクル装置100よりも除霜熱量を増やすことができ、デフロスト時間をさらに短縮することができる。
【0061】
実施の形態5.
図5は、本発明の実施の形態5に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す図である。図5において、図1と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態1などで説明したことと同様の動作などを行う。液面検知センサ21は、アキュムレータ8内に溜まっている液冷媒の液面の高さ方向における位置を検知する液面検知装置である。
【0062】
実施の形態5の冷凍サイクル装置100は、デフロスト制御手段30は、デフロスト運転時に、液面検知センサ21が検知したアキュムレータ8の液面の位置に基づいて、油戻し調整器10の制御を行うものである。
【0063】
<ホットガスデフロスト時の制御>
デフロスト運転の際の基本的な動作は、実施の形態1において説明した図2に示す手順と同様の手順で行われる。実施の形態5の冷凍サイクル装置100においては、デフロスト運転時における油戻し調整器10の動作が異なる。実施の形態5の冷凍サイクル装置100は、実施の形態1において説明したステップST11A〜ステップST13Aの処理は実行せず、以下の処理を行う。
【0064】
図6は、本発明の実施の形態5におけるデフロスト運転時の油戻し調整器10の制御に係る処理の手順を説明する図である。図6における処理は、デフロスト制御手段30が行う。初期状態においては、油戻し調整器10の弁は閉止している。デフロスト運転におけるホットガスデフロスト制御を開始すると(ステップST10)、液面検知センサ21の検知に基づいて、アキュムレータ8の液面の位置を判断する(ステップST41)。
【0065】
検知に係るアキュムレータ8の液面の位置となる検知液面位置とあらかじめ設定した設定液面位置とを比較し、設定液面位置<検知液面位置であるか否かを判断する(ステップST42)。設定液面位置<検知液面位置であると判断すると、設定液面位置<検知液面位置の状態が、あらかじめ設定された弁開放設定時間経過したかどうかを判断する(ステップST43)。ここで、実施の形態5においては、弁開放設定時間として10秒を設定する。設定液面位置<検知液面位置の状態が弁開放設定時間継続すると、油戻し調整器10の弁を開放させる(ステップST44)。そして、デフロスト運転の間、ステップST41に戻って処理を続ける。
【0066】
一方、ステップST42において、設定液面位置<検知液面位置でないと判断すると、検知液面位置<設定液面位置であるか否かを判断する(ステップST45)。検知液面位置<設定液面位置であると判断すると、検知液面位置<設定液面位置の状態が、あらかじめ設定された弁閉止設定時間経過したかどうかを判断する(ステップST46)。ここで、実施の形態5においては、弁閉止設定時間として3秒を設定する。検知液面位置<設定液面位置の状態が弁閉止設定時間継続すると、油戻し調整器10の弁を閉止させる(ステップST47)。油戻し調整器10の弁が閉止している場合は、閉止させたままにする。そして、デフロスト運転の間、ステップST41に戻って処理を続ける。ここで、ステップST45において、検知液面位置<設定液面位置でない(設定液面位置=検知液面位置である)と判断すると、油戻し調整器10の弁の切換を行わずに、ステップST41に戻って処理を続ける。
【0067】
以上のように、実施の形態5の冷凍サイクル装置100においては、液面検知センサ21が設置されているので、精密にアキュムレータ8内の液面の位置を把握することができる。また、デフロスト制御手段30は、アキュムレータ8に溜まった液冷媒における液面の位置を判断し、検知液面位置に基づいて、油戻し調整器10の弁の開閉制御を行うようにしたので、アキュムレータ8内へ低圧リッチの液冷媒を溜めることができる。そして、より高圧リッチな冷媒を吐出することができるので、冷媒の吐出温度を高めることができる。
【符号の説明】
【0068】
1 圧縮機、2 油分離器、3 逆止弁、4,4a,4b 凝縮器、5,5a,5b 凝縮器ファン、6 膨張弁、7 蒸発器、7a 送風ファン、8 アキュムレータ、9 油戻し配管、10 油戻し調整器、11 ホットガスバイパス配管、12 流量調整器、12a 第1開閉弁、12b 第2開閉弁、13 ニードル弁、20 冷媒状態検出手段、20a 吐出温度センサ、20b 吸込圧力センサ、20c 高圧温度センサ、21 液面検知センサ、30 デフロスト制御手段、31 制御装置、32 記憶装置、33 計時装置、40 系統遮断弁、100 冷凍サイクル装置。
図1
図2
図3
図4
図5
図6

【手続補正書】
【提出日】2019年8月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびアキュムレータが配管で直列に接続され、非共沸の冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、アキュムレータに溜まった液状の冷媒中の冷凍機油を圧縮機へ戻す油戻し配管と、開閉弁を有し、油戻し配管上に設置され、アキュムレータから圧縮機に流れる冷凍機油の量を制御する油戻し調整器と、圧縮機の吐出側から蒸発器までを直接接続するホットガスバイパス配管と、ホットガスバイパス配管に接続された、ホットガスバイパス配管に流れる冷媒の流量を調整する流量調整器と、圧縮機から吐出される冷媒の吐出過熱度および圧縮機の吸込圧力を検出する冷媒状態検出手段と、冷媒回路に冷媒を循環させて蒸発器の除霜を行うデフロスト運転開始時に、油戻し調整器を閉止状態にし、デフロスト運転を開始してから、あらかじめ設定した待機設定時間後に油戻し調整器を開放させる制御を行い、通常冷却運転時に流量調整器を閉止させ、デフロスト運転時において、第1冷媒流量の冷媒がホットガスバイパス配管に流れるように流量調整器を制御し、吐出過熱度が設定過熱度よりも大きく、かつ吸込圧力が設定圧力よりも低い場合に、ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を第1冷媒流量よりも増加させるように流量調整器を制御するデフロスト制御手段とを備えるものである。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびアキュムレータが配管で直列に接続され、非共沸の冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記アキュムレータに溜まった液状の前記冷媒中の冷凍機油を前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、
開閉弁を有し、前記油戻し配管上に設置され、前記アキュムレータから前記圧縮機に流れる前記冷凍機油の量を制御する油戻し調整器と、
前記圧縮機の吐出側から前記蒸発器までを直接接続するホットガスバイパス配管と、
前記ホットガスバイパス配管に接続された、前記ホットガスバイパス配管に流れる前記冷媒の流量を調整する流量調整器と、
前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出過熱度および前記圧縮機の吸込圧力を検出する冷媒状態検出手段と、
前記冷媒回路に前記冷媒を循環させて前記蒸発器の除霜を行うデフロスト運転開始時に、前記油戻し調整器を閉止状態にし、デフロスト運転を開始してから、あらかじめ設定した待機設定時間後に前記油戻し調整器を開放させる制御を行い、
通常冷却運転時に前記流量調整器を閉止させ、前記デフロスト運転時において、第1冷媒流量の前記冷媒が前記ホットガスバイパス配管に流れるように前記流量調整器を制御し、
前記吐出過熱度が設定過熱度よりも大きく、かつ前記吸込圧力が設定圧力よりも低い場合に、前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量よりも増加させるように前記流量調整器を制御するデフロスト制御手段と
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項2】
圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器およびアキュムレータが配管で直列に接続され、非共沸の冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、
前記アキュムレータに溜まった液状の前記冷媒中の冷凍機油を前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、
開閉弁を有し、前記油戻し配管上に設置され、前記アキュムレータから前記圧縮機に流れる前記冷凍機油の量を制御する油戻し調整器と、
前記アキュムレータに溜まった液冷媒の液面の高さ方向に係る位置を検知する液面検知装置と、
前記圧縮機の吐出側から前記蒸発器までを直接接続するホットガスバイパス配管と、
前記ホットガスバイパス配管に接続された、前記ホットガスバイパス配管に流れる前記冷媒の流量を調整する流量調整器と、
前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出過熱度および前記圧縮機の吸込圧力を検出する冷媒状態検出手段と、
前記冷媒回路に前記冷媒を循環させて前記蒸発器の除霜を行うデフロスト運転中に、前記液面検知装置の検知に係る検知液面位置が、あらかじめ設定された設定液面位置となるように、前記油戻し調整器の動作を制御し、
通常冷却運転時に前記流量調整器を閉止させ、前記デフロスト運転時において、第1冷媒流量の前記冷媒が前記ホットガスバイパス配管に流れるように前記流量調整器を制御し、
前記吐出過熱度が設定過熱度よりも大きく、かつ前記吸込圧力が設定圧力よりも低い場合に、前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量よりも増加させるように前記流量調整器を制御するデフロスト制御手段と
を備える冷凍サイクル装置。
【請求項3】
前記デフロスト制御手段は、前記検知液面位置が、あらかじめ設定した弁開放設定時間継続して、前記設定液面位置よりも高い位置にあると判断すると、前記油戻し調整器を開放させ、前記検知液面位置が、あらかじめ設定した弁閉止設定時間継続して、前記設定液面位置よりも低い位置にあると判断すると、前記油戻し調整器を閉止させる請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項4】
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転中において、前記吐出過熱度が前記設定過熱度以下か、または前記吸込圧力が前記設定圧力以上である場合に、前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量に減少させるように前記流量調整器を制御する、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項5】
前記流量調整器は、
互いに並列に接続された複数の開閉弁からなるものであり、
前記デフロスト制御手段は、開放する前記開閉弁の数により前記ホットガスバイパス配管に流れる前記冷媒の流量を制御するものである、請求項〜請求項のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項6】
前記流量調整器は、
開放されることにより前記第1冷媒流量を前記ホットガスバイパス配管に流す第1開閉弁と、
前記第1開閉弁と並列に接続されている第2開閉弁と、を備え、
前記デフロスト制御手段は、
前記第1開閉弁を開放し、前記第2開閉弁を閉止することにより前記ホットガスバイパス配管に前記第1冷媒流量を流し、
前記第1開閉弁および前記第2開閉弁を開放することにより、前記ホットガスバイパス配管に流れる冷媒量を前記第1冷媒流量よりも増加させる請求項〜請求項のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項7】
前記凝縮器に流れる前記冷媒を遮断する系統遮断弁をさらに備え、
前記凝縮器は、
前記冷媒回路に複数台が並列に設置され、
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転中において、前記系統遮断弁を閉止させる制御を行う請求項1〜請求項のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項8】
前記凝縮器に送風する凝縮器ファンをさらに備え、
前記デフロスト制御手段は、
前記デフロスト運転開始時において、前記凝縮器ファンを停止させる制御を行う請求項1〜請求項のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項9】
前記流量調整器は、
前記第1開閉弁または前記第2開閉弁に直列に接続された流量調整弁を備える請求項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項10】
前記流量調整器は、
連続的に開度の調整可能な電動弁により構成される、請求項〜請求項のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】