本发明涉及一种使制冷剂在制冷剂回路中循环来进行制冷循环的制冷装置。
背景技术:
在进行制冷循环的制冷装置的制冷剂回路中,有时设有用于控制制冷剂流动的电磁阀。常用的电磁阀构成为:由于螺线管被通电或断电,而使得该电磁阀在打开状态和关闭状态之间互相切换。
在制冷装置的制冷剂回路中,有时在高压液态制冷剂所流经的管道上设有电磁阀。当该电磁阀处于关闭状态时,高压液态制冷剂流就被电磁阀切断。如果在电磁阀两侧的压力差较大的状态下打开电磁阀,则实质上为非压缩性且密度相对较高的液态制冷剂就会急速流入电磁阀的下游侧而产生液锤现象,从而可能导致管道、膨胀阀等器件破损。
在专利文献1中公开了下述技术内容,即:为了抑制因电磁阀打开而产生的液锤现象,用电加热器对液态制冷剂所流经的管道进行加热。也就是说,通过用电加热器对管道进行加热使管道内的制冷剂中的一部分蒸发,由此利用管道内存在有压缩性气态制冷剂,来缓解因电磁阀打开而引起管道内的压力急速上升。
专利文献1:日本公开专利公报特开平11-325654号公报
技术实现要素:
-发明要解决的技术问题-
在上述专利文献1的制冷装置中,为了抑制因电磁阀打开而产生的液锤现象,就需要用于对管道进行加热的电加热器。因此,制冷装置的部件数量增加,导致制造成本上升。并且,当电磁阀处于关闭状态时,需要用电加热器对管道进行持续加热,从而制冷装置的耗电量增加,有可能导致制冷装置的运转成本上升。
本发明正是鉴于上述问题而完成的,其目的在于:抑制制冷装置的制造成本、运转成本上升,并抑制因电磁阀打开而产生的液锤现象。
-用以解决技术问题的技术方案-
本公开的第一方面以一种制冷装置为对象,其具有由热源侧机组11和利用侧机组12经液侧连接管道14及气侧连接管道15连接而成的制冷剂回路20,并且使制冷剂在上述制冷剂回路20中循环来进行制冷循环。并且,上述热源侧机组11具有压缩机31a~31c、热源侧热交换器33和热源侧膨胀阀38,上述热源侧膨胀阀38设在用于将已在该热源侧热交换器33中冷凝了的制冷剂送往上述液侧连接管道14的管道53c上,上述利用侧机组12具有串联起来的利用侧热交换器61、利用侧膨胀阀63和利用侧电磁阀62,并在冷却状态与停止状态之间进行切换,在上述冷却状态下,上述利用侧电磁阀62打开,上述利用侧热交换器61作为蒸发器发挥作用,在上述停止状态下,上述利用侧电磁阀62关闭,上述利用侧热交换器61中的制冷剂的流动被切断,上述制冷装置具有控制器90,上述控制器90构成为:当上述利用侧机组12从上述冷却状态向上述停止状态切换时,上述控制器90在关闭上述热源侧膨胀阀38之后,使上述压缩机31a~31c停止工作并关闭上述利用侧电磁阀62。
在第一方面中,热源侧机组11和多个利用侧机组12设在制冷剂回路20中。已在热源侧机组11的热源侧热交换器33中冷凝了的制冷剂通过液侧连接管道14流入利用侧机组12。在利用侧机组12中,从液侧连接管道14供来的制冷剂在通过利用侧膨胀阀63时产生膨胀,然后流入利用侧热交换器61后蒸发。在利用侧热交换器61中,空气等冷却对象被制冷剂冷却。已在利用侧机组12的利用侧热交换器61中蒸发了的制冷剂通过气侧连接管道15流入热源侧机组11,然后被吸入压缩机31a~31c中后得到压缩。
在第一方面中,当利用侧机组12从冷却状态向停止状态切换时,控制器90进行规定的动作。下面对该控制器90的动作进行说明。控制器90首先关闭热源侧膨胀阀38。此时因为压缩机31a~31c正在工作,所以液侧连接管道14中的制冷剂压力会逐渐下降。然后,控制器90使压缩机31a~31c停止工作并关闭利用侧电磁阀62。因此,在利用侧电磁阀62被关闭时,与利用侧机组12处于冷却状态时相比,存在于利用侧电磁阀62的流入侧的制冷剂的密度较小。
本公开的第二方面在上述第一方面的基础上,上述控制器90构成为:当上述利用侧机组12从上述冷却状态向上述停止状态切换时,控制器90在关闭上述热源侧膨胀阀38之前进行准备动作,在该准备动作下,上述控制器90减小上述热源侧膨胀阀38的开度,以使在上述液侧连接管道14中流动的制冷剂成为气液两相状态。
当利用侧机组12从冷却状态向停止状态切换时,第二方面的控制器90在进行准备动作之后,关闭热源侧膨胀阀38。在准备动作下,控制器90减小热源侧膨胀阀38的开度,以使在液侧连接管道14中流动的制冷剂成为气液两相状态。因此,当热源侧膨胀阀38被关闭之后,利用侧电磁阀62被关闭时,在液侧连接管道14中就会同时存在液态制冷剂和气态制冷剂。
本公开的第三方面在上述第二方面的基础上,上述热源侧机组11具有液侧压力传感器87和液侧温度传感器82,上述液侧压力传感器87用于测量被从上述热源侧膨胀阀38送往上述液侧连接管道14的制冷剂的压力,上述液侧温度传感器82用于测量被从上述热源侧膨胀阀38送往上述液侧连接管道14的制冷剂的温度,上述控制器90构成为进行下述动作以作为上述准备动作,该动作为:减小上述热源侧膨胀阀38的开度,以使上述液侧压力传感器87的测量压力小于上述液侧温度传感器82的测量温度下的制冷剂的饱和压力。
在第三方面中,控制器90利用液侧压力传感器87的测量压力和液侧温度传感器82的测量温度进行准备动作。在控制器90进行准备动作,且液侧压力传感器87的测量压力小于液侧温度传感器82的测量温度下的制冷剂的饱和压力的状态下,在液侧连接管道14中流动的制冷剂成为气液两相状态。
-发明的效果-
在上述第一方面中,当利用侧机组12从冷却状态向停止状态切换时,控制器90进行规定的动作。因此,在利用侧电磁阀62被关闭时,与利用侧机组12处于冷却状态时相比,存在于利用侧电磁阀62的流入侧的制冷剂的密度较小。
存在于处于关闭状态的利用侧电磁阀62的流入侧的制冷剂的密度越小,当打开利用侧电磁阀62时因液锤现象而造成危害的可能性就越低。另一方面,根据第一方面,在利用侧电磁阀62被关闭之前,通过使液侧连接管道14中的制冷剂压力下降,而能够事先使存在于利用侧电磁阀62的流入侧的制冷剂的密度下降。因此,根据本方面,通过将存在于处于关闭状态的利用侧电磁阀62的流入侧的制冷剂的密度抑制得较低,从而能够降低当打开利用侧电磁阀62时产生液锤现象的可能性。
当利用侧机组12从冷却状态向停止状态切换时,上述第二方面的控制器90在进行准备动作之后,关闭热源侧膨胀阀38。因此,当热源侧膨胀阀38被关闭之后,利用侧电磁阀62被关闭时,在液侧连接管道14中就会存在具有压缩性的气态制冷剂。如果在液侧连接管道14中存在气态制冷剂,则当打开利用侧电磁阀62时的压力变动就会随气态制冷剂的体积变化而减小。因此,根据上述方面,通过使液侧连接管道14中存在气态制冷剂,就能够进一步降低当打开利用侧电磁阀62时产生液锤现象的可能性。
根据上述第三方面,控制器90利用液侧压力传感器87和液侧温度传感器82的测量值进行准备动作,从而能够可靠地使在液侧连接管道14中流动的制冷剂成为气液两相状态。
附图说明
图1是示出第一实施方式的制冷装置的简要结构的制冷剂回路图。
图2是示出处于通常运转过程中的制冷装置的制冷剂回路图。
图3是示出主控制器的结构的方框图。
图4是示出主控制器的防液锤控制部所进行的动作的流程图。
图5是示出第二实施方式的制冷装置的简要结构的制冷剂回路图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。需要说明的是,下面所要说明的实施方式和变形例是本质上优选的示例,并没有意图对本发明、其应用对象或其用途的范围加以限制。
(第一实施方式)
下面说明第一实施方式。本实施方式的制冷装置10用于冷却冷库的库内空间。
如图1所示,制冷装置10具有一台热源侧机组11和一台利用侧机组12。热源侧机组11即所谓的室外机组,设置在室外。利用侧机组12即所谓的机组冷却器,设置在冷库的库内。
在热源侧机组11中,设有热源侧回路21、热源侧风扇22和主控制器90。另一方面,在利用侧机组12中,设有利用侧回路23、利用侧风扇24、接水盘25和利用侧控制器99。
在制冷装置10中,通过用液侧连接管道14及气侧连接管道15将热源侧机组11的热源侧回路21和利用侧机组12的利用侧回路23连接起来,从而构成制冷剂回路20。制冷剂回路20通过使制冷剂循环来进行蒸汽压缩式制冷循环。
在热源侧回路21的液侧端设有液体常闭阀v1,在其气侧端设有气体常闭阀v2。液侧连接管道14将热源侧回路21的液体常闭阀v1连接到利用侧回路23的液侧端上。气侧连接管道15将热源侧回路21的气体常闭阀v2连接到利用侧回路23的气侧端上。
-热源侧回路-
热源侧回路21具有第一~第三压缩机31a、31b、31c、四通换向阀32、热源侧热交换器33、过冷却热交换器34、过冷却膨胀阀35、第一~第三中间膨胀阀36a、36b、36c、贮液器37、热源侧膨胀阀38、第一~第三止回阀cv1~cv3及油分离器41。在热源侧回路21中,还设有喷出制冷剂管道51、吸入制冷剂管道52、热源侧液态制冷剂管道53、注入管道54、第一连接管道55、第二连接管道56及回油管道57。需要说明的是,在热源侧机组11中设置的压缩机31a~31c的台数仅为示例。
〈压缩机〉
第一~第三压缩机31a、31b、31c均为全密闭式涡旋压缩机。在各压缩机31a~31c上,设有吸入口、中间口和喷出口。压缩机31a~31c压缩从吸入口吸入的制冷剂,并将压缩后的制冷剂从喷出口喷出。压缩机31a~31c的中间口是用于向处于压缩过程中的压缩室引入制冷剂的口。
第一压缩机31a的排量可变。从未图示的变频器向第一压缩机31a的电动机供电。如果改变变频器的输出频率,则第一压缩机31a的转速会发生变化,且第一压缩机31a的工作排量会发生变化。另一方面,第二压缩机31b和第三压缩机31c的排量均为固定排量。第二压缩机31b和第三压缩机31c以固定转速进行旋转。
〈四通换向阀〉
四通换向阀32构成为:可在第一阀口和第三阀口连通且第二阀口和第四阀口连通的第一状态(图1中用实线示出的状态)、与第一阀口和第四阀口连通且第二阀口和第三阀口连通的第二状态(图1中用虚线示出的状态)之间进行切换。
四通换向阀32的第一阀口经由喷出制冷剂管道51与压缩机31a~31c的喷出口相连,第二阀口经由吸入制冷剂管道52与压缩机31a~31c的吸入口相连。四通换向阀32的第三阀口与热源侧热交换器33的气侧端相连,其第四阀口与气体常闭阀v2相连。
〈喷出制冷剂管道、吸入制冷剂管道〉
喷出制冷剂管道51由与压缩机31a~31c相同数量(在本实施方式中为三根)的喷出管51a、51b、51c、和一根喷出汇合管51d构成。第一喷出管51a的一端与第一压缩机31a的喷出口相连,第二喷出管51b的一端与第二压缩机31b的喷出口相连,第三喷出管51c的一端与第三压缩机31c的喷出口相连。各喷出管51a、51b、51c的另一端与喷出汇合管51d的一端相连。喷出汇合管51d的另一端与四通换向阀32的第一阀口相连。
吸入制冷剂管道52由与压缩机31a~31c相同数量(在本实施方式中为三根)的吸入管52a、52b、52c、和一根吸入主管52d构成。第一吸入管52a的一端与第一压缩机31a的吸入口相连,第二吸入管52b的一端与第二压缩机31b的吸入口相连,第三吸入管52c的一端与第三压缩机31c的吸入口相连。各吸入管52a、52b、52c的另一端与吸入主管52d的一端相连。吸入主管52d的另一端与四通换向阀32的第二阀口相连。
〈热源侧热交换器〉
热源侧热交换器33是横肋(crossfin)管片式热交换器,用于使制冷剂与室外空气进行热交换。热源侧热交换器33的液侧端与热源侧液态制冷剂管道53相连,其气侧端与四通换向阀32的第三阀口相连。在热源侧热交换器33的附近,布置有用于向热源侧热交换器33供给室外空气的热源侧风扇22。
〈过冷却热交换器〉
过冷却热交换器34是所谓的平板式热交换器。在过冷却热交换器34中,形成有多根第一流路34a和多根第二流路34b。过冷却热交换器34使在第一流路34a中流动的制冷剂与在第二流路34b中流动的制冷剂进行热交换。
〈热源侧液态制冷剂管道〉
热源侧液态制冷剂管道53的一端与热源侧热交换器33相连,其另一端与液体常闭阀v1相连。热源侧液态制冷剂管道53由三根热源侧液管53a、53b、53c构成。第一热源侧液管53a将热源侧热交换器33的液侧端与贮液器37的入口连接起来。第二热源侧液管53b将贮液器37的出口与过冷却热交换器34的第一流路34a的入口连接起来。第三热源侧液管53c将过冷却热交换器34的第一流路34a的出口与液体常闭阀v1连接起来。
在第一热源侧液管53a上,设有第一止回阀cv1。第一止回阀cv1允许制冷剂从热源侧热交换器33流向贮液器37,并阻止制冷剂反向流动。
在第三热源侧液管53c上,从过冷却热交换器34朝向液体常闭阀v1依次设有热源侧膨胀阀38和第二止回阀cv2。热源侧膨胀阀38是开度可变的电子膨胀阀。第二止回阀cv2允许制冷剂从过冷却热交换器34流向液体常闭阀v1,并阻止制冷剂反向流动。
〈注入管道〉
注入管道54由两根注入主管54m、54n和三根注入支管54a、54b、54c构成。
第一注入主管54m的一端连接到第三热源侧液管53c上的、过冷却热交换器34与热源侧膨胀阀38之间,其另一端与过冷却热交换器34的第二流路34b的入口相连。该第一注入主管54m构成过冷却用管道。在第一注入主管54m上,设有过冷却膨胀阀35。第二注入主管54n的一端与过冷却热交换器34的第二流路34b的出口相连。各注入支管54a、54b、54c的一端与第二注入主管54n的另一端相连。
第一注入支管54a的另一端与第一压缩机31a的中间口相连,第二注入支管54b的另一端与第二压缩机31b的中间口相连,第三注入支管54c的另一端与第三压缩机31c的中间口相连。在各注入支管54a~54c上,分别设有一个中间膨胀阀36a、36b、36c。各中间膨胀阀36a~36c是开度可变的电子膨胀阀。
〈连接管道〉
第一连接管道55的一端连接到第三热源侧液管53c上的、第二止回阀cv2与液体常闭阀v1之间,其另一端连接到第一热源侧液管53a上的、第一止回阀cv1与贮液器37之间。在第一连接管道55上,设有第三止回阀cv3。第三止回阀cv3允许制冷剂从第一连接管道55的一端流向另一端,并阻止制冷剂反向流动。
第二连接管道56的一端连接到第三热源侧液管53c上的、热源侧膨胀阀38与第二止回阀cv2之间,其另一端连接到第一热源侧液管53a上的、热源侧热交换器33与第一止回阀cv1之间。在第二连接管道56上,设有第四止回阀cv4。第四止回阀cv4允许制冷剂从第二连接管道56的一端流向另一端,并阻止制冷剂反向流动。
〈油分离器、回油管道〉
油分离器41设在喷出制冷剂管道51的喷出汇合管51d上。从压缩机31a~31c中喷出含雾状冷冻机油的气态制冷剂。油分离器41从压缩机31a~31c喷出的制冷剂中分离出冷冻机油。
回油管道57是用于使冷冻机油从油分离器41返回压缩机31a~31c的管道。该回油管道57的一端与油分离器41相连,其另一端与第二注入主管54n相连。在回油管道57上,设有毛细管42。
〈温度传感器、压力传感器〉
在热源侧回路21上,设有多个温度传感器81a、81b、81c、82和多个压力传感器85、86、87。
在喷出制冷剂管道51的各喷出管51a、51b、51c上,分别设有一个喷出制冷剂温度传感器81a、81b、81c。第一喷出制冷剂温度传感器81a安装在第一喷出管51a上,用于测量第一压缩机31a喷出的制冷剂的温度。第二喷出制冷剂温度传感器81b安装在第二喷出管51b上,用于测量第二压缩机31b喷出的制冷剂的温度。第三喷出制冷剂温度传感器81c安装在第三喷出管51c上,用于测量第三压缩机31c喷出的制冷剂的温度。
在热源侧液态制冷剂管道53上,设有液态制冷剂温度传感器82。液态制冷剂温度传感器82安装在第三热源侧液管53c上,用于测量在第三热源侧液管53c中流动的制冷剂的温度。该液态制冷剂温度传感器82是液侧温度传感器。
喷出压力传感器85与喷出制冷剂管道51的喷出汇合管51d相连,用于测量压缩机31a~31c喷出的制冷剂的压力。吸入压力传感器86与吸入制冷剂管道52的吸入主管52d相连,用于测量被吸入压缩机31a~31c的制冷剂的压力。液态制冷剂压力传感器87与热源侧液态制冷剂管道53的第三热源侧液管53c相连,用于测量在第三热源侧液管53c中流动的制冷剂的压力。该液态制冷剂压力传感器87是液侧压力传感器。
-利用侧回路-
利用侧回路23具有一个利用侧热交换器61、一个接水盘加热器71b、一个利用侧电磁阀62和一个利用侧膨胀阀63。在利用侧回路23中,还设有一根利用侧液态制冷剂管道71和一根利用侧气态制冷剂管道72。
〈利用侧热交换器〉
利用侧热交换器61是横肋管片式热交换器,用于使制冷剂与库内空气进行热交换。在利用侧热交换器61的附近,布置有用于向利用侧热交换器61供给库内空气的利用侧风扇24。
〈接水盘加热器〉
接水盘加热器71b由设在接水盘25处的管道构成,接水盘25布置在利用侧热交换器61的下方。该接水盘加热器71b用于加热接水盘25以防止冷凝水冻结。
〈利用侧液态制冷剂管道、利用侧气态制冷剂管道〉
利用侧液态制冷剂管道71由第一利用侧液管71a和第二利用侧液管71c构成。第一利用侧液管71a的一端与液侧连接管道14相连,其另一端与接水盘加热器71b的一端相连。第一利用侧液管71a的一端构成利用侧回路23的液侧端。第二利用侧液管71c的一端与接水盘加热器71b的另一端相连,其另一端与利用侧热交换器61的液侧端相连。
利用侧气态制冷剂管道72的一端与利用侧热交换器61的气侧端相连,其另一端与气侧连接管道15相连。利用侧气态制冷剂管道72的另一端构成利用侧回路23的气侧端。
〈利用侧电磁阀、利用侧膨胀阀〉
利用侧电磁阀62和利用侧膨胀阀63设在利用侧液态制冷剂管道71的第二利用侧液管71c上。在第二利用侧液管71c上,利用侧膨胀阀63设在利用侧电磁阀62与利用侧热交换器61之间。
利用侧电磁阀62构成为:由于螺线管被通电或断电,而使得该利用侧电磁阀62在打开状态和关闭状态之间进行切换。如果利用侧电磁阀62处于打开状态,则利用侧机组12就会处于由利用侧热交换器61作为蒸发器发挥作用来冷却库内空气的冷却状态。如果利用侧电磁阀62处于关闭状态,则利用侧机组12就会处于利用侧热交换器61中的制冷剂的流动被切断的停止状态。
利用侧膨胀阀63是外平衡式热力膨胀阀。利用侧膨胀阀63的感温包63a安装在利用侧气态制冷剂管道72的一端(利用侧热交换器61侧的端部)附近。利用侧膨胀阀63的均压管63b连接在利用侧气态制冷剂管道72的一端附近。
-主控制器-
如图2所示,热源侧机组11的主控制器90具有压缩机控制部91、中间膨胀阀控制部92、过冷却膨胀阀控制部93和防液锤控制部94。设在热源侧机组11中的温度传感器81a、81b、81c、82和压力传感器85、86、87的测量值被输入主控制器90。温控关闭(thermo-off)信号被从利用侧机组12的利用侧控制器99输入到主控制器90。主控制器90所进行的控制动作见下文所述。
-利用侧控制器-
在利用侧机组12中,设有吸入空气温度传感器26。吸入空气温度传感器26对通过利用侧热交换器61前的库内空气的温度进行测量。该吸入空气温度传感器26的测量值被输入利用侧控制器99。利用侧控制器99根据吸入空气温度传感器26的测量值打开或关闭利用侧电磁阀62。利用侧控制器99当关闭利用侧电磁阀62时就会输出温控关闭信号。该利用侧控制器99所进行的动作见下文所述。
-制冷装置的运转动作-
制冷装置10选择性地执行对库内进行冷却的通常运转或用于融化附着在利用侧热交换器61上的霜的除霜运转。此处,对通常运转进行详细说明,并省略对于除霜运转的详细说明。
需要说明的是,在除霜运转下,四通换向阀32被设为第二状态,利用侧热交换器61作为冷凝器发挥作用,热源侧热交换器33作为蒸发器发挥作用。并且,在除霜运转下,利用侧风扇24处于停止状态。
〈通常运转〉
参照图2说明制冷装置10的通常运转。在处于通常运转过程中的制冷剂回路20中,通过使制冷剂循环来进行制冷循环,热源侧热交换器33作为冷凝器发挥作用,利用侧热交换器61作为蒸发器发挥作用。
此处,以利用侧机组12处于冷却状态且所有压缩机31a~31c都在工作的情况为例对通常运转进行说明。
如图2所示,在通常运转下,四通换向阀32被设为第一状态。过冷却膨胀阀35、中间膨胀阀36a、36b、36c和热源侧膨胀阀38由主控制器90进行控制。该主控制器90的动作见下文所述。在图2所示的情况下,各利用侧机组12的利用侧电磁阀62被设定成打开状态。
从压缩机31a~31c中喷出的制冷剂在喷出制冷剂管道51中通过油分离器41之后,再通过四通换向阀32后流入热源侧热交换器33,在热源侧热交换器33中向室外空气放热而冷凝。已从热源侧热交换器33流出的制冷剂(高压制冷剂)依次通过第一热源侧液管53a、贮液器37和第二热源侧液管53b后流入过冷却热交换器34的第一流路34a,并被在过冷却热交换器34的第二流路34b中流动的制冷剂冷却。已从过冷却热交换器34的第一流路34a流入到第三热源侧液管53c的过冷却状态的液态制冷剂的一部分流入第一注入主管54m,剩余的液态制冷剂则依次通过热源侧膨胀阀38和液体常闭阀v1之后流入液侧连接管道14。
已流入到液侧连接管道14中的制冷剂被引入利用侧机组12的利用侧回路23。在利用侧回路23中,已流入到第一利用侧液管71a中的制冷剂在通过接水盘加热器71b后又经第二利用侧液管71c流入利用侧电磁阀62。通过利用侧电磁阀62后的制冷剂在通过利用侧膨胀阀63时产生膨胀而成为气液两相状态,然后流入利用侧热交换器61。在利用侧热交换器61中,已流入的制冷剂从库内空气中吸热而蒸发,从而使得库内空气得到冷却。利用侧机组12将已在利用侧热交换器61中被冷却了的库内空气送回库内空间。
已在利用侧热交换器61中蒸发了的制冷剂通过利用侧气态制冷剂管道72后流入气侧连接管道15。已从各利用侧回路23流入到气侧连接管道15中的制冷剂在汇合后流入热源侧回路21,然后依次通过气体常闭阀v2和四通换向阀32后经吸入制冷剂管道52被吸入压缩机31a~31c。
另一方面,已流入到第一注入主管54m中的制冷剂在通过过冷却膨胀阀35时产生膨胀而成为气液两相状态,然后流入过冷却热交换器34的第二流路34b,从在过冷却热交换器34的第一流路34a中流动的制冷剂(高压制冷剂)中吸热而蒸发。已从过冷却热交换器34的第二流路34b流入到第二注入主管54n中的制冷剂被引入各压缩机31a~31c的中间口。
-利用侧控制器的动作-
如上所述,在利用侧机组12中,利用侧控制器99根据吸入空气温度传感器26的测量值打开或关闭利用侧电磁阀62。下面说明该利用侧控制器99的动作。
利用侧控制器99对利用侧电磁阀62进行操作,以使吸入空气温度传感器26的测量值tr落入库内设定温度tr_set±1℃的范围内(即,tr_set-1≤tr≤tr_set+1)。
假设利用侧电磁阀62为打开状态。当利用侧电磁阀62为打开状态时,利用侧机组12处于冷却状态。也就是说,制冷剂流入利用侧热交换器61后蒸发,从而在利用侧热交换器61中库内空气得到冷却。当利用侧电磁阀62为打开状态时,库内气温(即,吸入空气温度传感器26的测量值tr)逐渐下降。并且,当吸入空气温度传感器26的测量值tr低于tr_set-1(即,为tr<tr_set-1)时,利用侧控制器99就将利用侧电磁阀62从打开状态向关闭状态切换。在利用侧控制器99将利用侧电磁阀62从打开状态切换到关闭状态后,利用侧控制器99将温控关闭信号向主控制器90输出。其中,该温控关闭信号表示利用侧机组12已处于停止状态。
当利用侧电磁阀62为关闭状态时,利用侧机组12处于停止状态。也就是说,利用侧热交换器61中的制冷剂的流动被切断,在利用侧热交换器61中库内空气并未得到冷却。当利用侧电磁阀62为关闭状态时,库内气温(即,吸入空气温度传感器26的测量值tr)逐渐上升。并且,当吸入空气温度传感器26的测量值tr超过tr_set+1(即,为tr_set+1<tr)时,利用侧控制器99就将利用侧电磁阀62从关闭状态向打开状态切换。
需要说明的是,利用侧控制器99构成为能够接收主控制器90所输出的保持打开指令。对保持打开指令的说明见后述。利用侧控制器99接收到保持打开指令后,使利用侧电磁阀62保持打开状态,直到保持打开指令被解除为止。也就是说,从接收到保持打开指令时起到保持打开指令被解除为止的期间,即使吸入空气温度传感器26的测量值tr低于tr_set-1,利用侧控制器99也会让利用侧电磁阀62继续保持打开状态。
-主控制器的动作-
如上所述,主控制器90具有压缩机控制部91、中间膨胀阀控制部92、过冷却膨胀阀控制部93和防液锤控制部94。此处,对压缩机控制部91、中间膨胀阀控制部92、过冷却膨胀阀控制部93和防液锤控制部所进行的动作进行说明。需要说明的是,主控制器90还对用于切换通常运转和除霜运转的四通换向阀32进行操作,并且还对热源侧风扇22的转速进行控制。
〈压缩机控制部的动作〉
压缩机控制部91对第一压缩机31a的工作排量进行调节,并使第二压缩机31b和第三压缩机31c在工作状态和停止状态之间进行切换,以使吸入压力传感器86的测量值达到规定的目标压力。
当利用侧机组12的冷却能力相对于库内的冷却负荷过小时,利用侧热交换器61中的制冷剂的蒸发压力(即,制冷循环的低压)就会上升。制冷循环的低压实质上等于吸入压力传感器86的测量值。于是,当吸入压力传感器86的测量值超过目标压力时,压缩机控制部91就进行提高压缩机31a~31c的工作排量的动作。也就是说,在该情况下,压缩机控制部91进行逐渐提高变频器的输出频率来增加第一压缩机31a的工作排量的动作、以及使第二压缩机31b和第三压缩机31c中停止工作的压缩机起动的动作。
另一方面,当利用侧机组12的冷却能力相对于库内的冷却负荷过大时,利用侧热交换器61中的制冷剂的蒸发压力(即,制冷循环的低压)就会下降。于是,当吸入压力传感器86的测量值低于目标压力时,压缩机控制部91就进行降低压缩机31a~31c的工作排量的动作。也就是说,在该情况下,压缩机控制部91进行逐渐降低变频器的输出频率来减少第一压缩机31a的工作排量的动作、以及使第二压缩机31b和第三压缩机31c中正在工作的压缩机停止的动作。
〈中间膨胀阀控制部的动作〉
中间膨胀阀控制部92对各中间膨胀阀36a~36c的开度进行调节。该中间膨胀阀控制部92根据第一喷出制冷剂温度传感器81a和喷出压力传感器85的测量值对第一中间膨胀阀36a的开度进行调节,根据第二喷出制冷剂温度传感器81b和喷出压力传感器85的测量值对第二中间膨胀阀36b的开度进行调节,并且根据第三喷出制冷剂温度传感器81c和喷出压力传感器85的测量值对第三中间膨胀阀36c的开度进行调节。
此处,说明中间膨胀阀控制部92对第一中间膨胀阀36a的开度进行调节的动作。中间膨胀阀控制部92对第二中间膨胀阀36b和第三中间膨胀阀36c也进行同样的开度调节动作。
当第一喷出制冷剂温度传感器81a的测量值超过规定的上限温度时,中间膨胀阀控制部92为了降低第一喷出制冷剂温度传感器81a的测量值,而进行增大第一中间膨胀阀36a的开度的动作。
另一方面,当第一喷出制冷剂温度传感器81a的测量值低于规定的上限温度时,中间膨胀阀控制部92就对第一中间膨胀阀36a的开度进行调节,以使第一压缩机31a喷出的制冷剂的过热度达到规定的目标喷出过热度。具体而言,中间膨胀阀控制部92利用第一喷出制冷剂温度传感器81a的测量值和喷出压力传感器85的测量值计算第一压缩机31a喷出的制冷剂的过热度。中间膨胀阀控制部92在过热度的计算值超过目标喷出过热度时就增大第一中间膨胀阀36a的开度,在过热度的计算值低于目标喷出过热度时就减小第一中间膨胀阀36a的开度。
并且,中间膨胀阀控制部92在中间膨胀阀36a~36c所对应的压缩机31a~31c工作时对中间膨胀阀36a~36c的开度进行调节,在中间膨胀阀36a~36c所对应的压缩机31a~31c停止工作时使中间膨胀阀36a~36c保持完全关闭状态。也就是说,中间膨胀阀控制部92在第二压缩机31b正在工作时对第二中间膨胀阀36b的开度进行调节,在第二压缩机31b停止工作时使第二中间膨胀阀36b保持完全关闭状态。并且,中间膨胀阀控制部92在第三压缩机31c正在工作时对第三中间膨胀阀36c的开度进行调节,在第三压缩机31c停止工作时使第三中间膨胀阀36c保持完全关闭状态。
〈过冷却膨胀阀控制部的动作〉
过冷却膨胀阀控制部93根据通常运转时从热源侧机组11被送往液侧连接管道14的液态制冷剂的温度,对过冷却膨胀阀35的开度进行调节。通常运转时从热源侧机组11被送往液侧连接管道14的液态制冷剂的温度实质上等于液态制冷剂温度传感器82的测量值。于是,过冷却膨胀阀控制部93对过冷却膨胀阀35的开度进行调节,以使液态制冷剂温度传感器82的测量值达到规定的目标液态制冷剂温度(例如20℃)。需要说明的是,在通常运转过程中且热源侧膨胀阀38处于完全打开状态的情况下,从热源侧机组11被送往液侧连接管道14的液态制冷剂的过冷却度大概为0℃~20℃左右。
具体而言,当液态制冷剂温度传感器82的测量值超过目标液态制冷剂温度时,过冷却膨胀阀控制部93就会减小过冷却膨胀阀35的开度,使从过冷却膨胀阀35被送往过冷却热交换器34的第二流路34b的制冷剂的温度下降。另一方面,当液态制冷剂温度传感器82的测量值低于目标液态制冷剂温度时,过冷却膨胀阀控制部93就会增大过冷却膨胀阀35的开度,使从过冷却膨胀阀35被送往过冷却热交换器34的第二流路34b的制冷剂的温度上升。
〈防液锤控制部的动作〉
防液锤控制部94进行防液锤控制。该防液锤控制在利用侧机组12从冷却状态向停止状态切换时进行。此处,参照图4的流程图对防液锤控制进行说明。
首先,在步骤st1中,防液锤控制部94判断是否已从利用侧机组12接收到温控关闭信号。当没有接收到温控关闭信号时,就不会产生液锤,因此防液锤控制部94就会结束防液锤控制。另一方面,当接收到温控关闭信号时,防液锤控制部94就会移向步骤st2。
在步骤st2中,防液锤控制部94向利用侧控制器99输出保持打开指令。该保持打开指令是用于使利用侧控制器99将利用侧电磁阀62保持在打开状态的指令信号。如上所述,接收到保持打开指令后的利用侧控制器99在直到保持打开指令被解除为止的这段期间使利用侧电磁阀62保持打开状态。
然后,防液锤控制部94进行准备动作。该准备动作是关闭热源侧膨胀阀38之前,减小热源侧膨胀阀38的开度,以使在液侧连接管道14中流动的制冷剂成为气液两相状态的动作。在图4的流程图中,从步骤st3到步骤st5的动作就相当于准备动作。
在步骤st3中,防液锤控制部94对液侧连接管道14中的制冷剂压力的目标值即目标压力ps_t进行设定。具体而言,防液锤控制部94会读取液态制冷剂温度传感器82的测量值tl。防液锤控制部94利用读取到的测量值tl和制冷剂的物性,计算出测量值tl下的制冷剂的饱和压力,并将该饱和压力的值设定为目标压力ps_t。
在接下来的步骤st4中,防液锤控制部94缩小热源侧膨胀阀38的开度,以使液态制冷剂压力传感器87的测量值ps达到目标压力ps_t。需要说明的是,步骤st4中的热源侧膨胀阀38的开度的缩小量既可以是预先规定好的固定值,也可以是根据液态制冷剂压力传感器87的测量值ps和目标压力ps_t进行调节而得到的值。
在接下来的步骤st5中,防液锤控制部94读取液态制冷剂压力传感器87的测量值ps,并对读取到的测量值ps与目标压力ps_t进行比较。当测量值ps在目标压力ps_t以上(ps≥ps_t)时,防液锤控制部94便返回步骤st4,进一步缩小热源侧膨胀阀38的开度。另一方面,当测量值ps小于目标压力ps_t(ps<ps_t)时,就能够判断出在液侧连接管道14中流动的制冷剂已成为气液两相状态。于是,在该情况下,防液锤控制部94就移向步骤st6,使热源侧膨胀阀38成为完全关闭状态。
当热源侧膨胀阀38成为完全关闭状态后,制冷剂就不会被从热源侧回路21供向液侧连接管道14。另一方面,此时,压缩机31a~31c还在继续工作。因此,在制冷剂回路20中,液侧连接管道14、利用侧回路23和气侧连接管道15中的制冷剂压力会逐渐下降。
在接下来的步骤st7中,防液锤控制部94读取吸入压力传感器86的测量值lp,并对读取到的测量值lp与预存的下限压力lp_min进行比较。当测量值lp在下限压力lp_min以上(lp≥lp_min)时,防液锤控制部94就以当前状态待机。另一方面,当测量值lp小于下限压力lp_min(lp<lp_min)时,防液锤控制部94就移向步骤st8,使压缩机31a~31c停止工作。
在接下来的步骤st8中,防液锤控制部94解除在步骤st2中输出的保持打开指令,从而结束防液锤控制。此时,因为利用侧机组12的利用侧控制器99已输出温控关闭信号,所以吸入空气温度传感器26的测量值tr已低于tr_set-1。因此,当防液锤控制部94解除保持打开指令后,利用侧机组12的利用侧控制器99就会关闭利用侧电磁阀62。
-第一实施方式的效果-
在本实施方式的制冷装置10中,当利用侧机组12从冷却状态向停止状态切换时,主控制器90的防液锤控制部94进行防液锤控制。也就是说,防液锤控制部94在从利用侧机组12接收到温控关闭信号后,就会使热源侧膨胀阀38成为完全关闭状态,并且当吸入压力传感器86的测量值lp低于下限压力lp_min时便使压缩机31a~31c停止工作,进而解除保持打开指令。
在保持打开指令被解除后利用侧控制器99关闭利用侧电磁阀62时,液侧连接管道14中的制冷剂压力已充分降低。因此,在利用侧电磁阀62被关闭时,与利用侧机组12处于冷却状态时相比,存在于利用侧电磁阀62的流入侧的制冷剂的密度较小。因此,根据本实施方式,通过将存在于处于关闭状态的利用侧电磁阀62的流入侧的制冷剂的密度抑制得较低,从而能够降低打开利用侧电磁阀62时产生液锤现象的可能性。
并且,当利用侧机组12从冷却状态向停止状态切换时,本实施方式的防液锤控制部94先进行准备动作后再使热源侧膨胀阀38成为完全关闭状态。也就是说,防液锤控制部94减小热源侧膨胀阀38的开度,以使在液侧连接管道14中流动的制冷剂成为气液两相状态,然后使热源侧膨胀阀38成为完全关闭状态。
在保持打开指令被解除后利用侧控制器99关闭利用侧电磁阀62时,液侧连接管道14中同时存在液态制冷剂和气态制冷剂。如果在液侧连接管道14中存在气态制冷剂,则当打开利用侧电磁阀62时的压力变动就会随气态制冷剂的体积变化而减小。因此,根据本实施方式,通过使液侧连接管道14中存在气态制冷剂,就能够进一步降低当打开利用侧电磁阀62时产生液锤现象的可能性。
(第二实施方式)
下面说明第二实施方式。此处,对本实施方式的制冷装置10与第一实施方式的制冷装置10的不同点进行说明。
如图5所示,本实施方式的制冷装置10具有多台(在本实施方式中为两台)利用侧机组12a、12b。各利用侧机组12是所谓的机组冷却器。图5所示的两台利用侧机组12a、12b设在同一个冷库的库内(即,同一个空间)。需要说明的是,利用侧机组12的台数仅为示例。
在制冷剂回路20中,两台利用侧机组12a、12b并联。也就是说,在本实施方式的制冷剂回路20中,各利用侧机组12a、12b的利用侧回路23的液侧端连接有液侧连接管道14,各利用侧机组12a、12b的利用侧回路23的气侧端连接有气侧连接管道15。
在本实施方式的制冷装置10中,仅第一利用侧机组12a具有利用侧控制器99和吸入空气温度传感器26。该利用侧控制器99对第一利用侧机组12a的利用侧电磁阀62和第二利用侧机组12b的利用侧电磁阀62进行控制。
也就是说,当吸入空气温度传感器26的测量值tr低于tr_set-1(即,成为tr<tr_set-1)时,利用侧控制器99就将各利用侧机组12a、12b的利用侧电磁阀62从打开状态向关闭状态切换。其结果是,两台利用侧机组12a、12b同时从冷却状态向停止状态切换。
并且,当吸入空气温度传感器26的测量值tr超过tr_set+1(即,成为tr>tr_set+1)时,利用侧控制器99就将各利用侧机组12a、12b的利用侧电磁阀62从关闭状态向打开状态切换。其结果是,两台利用侧机组12a、12b同时从停止状态向冷却状态切换。
与第一实施方式的制冷装置10相同,本实施方式的制冷装置10的主控制器90也具有防液锤控制部94。并且,防液锤控制部94进行图4所示的防液锤控制。
-产业实用性-
综上所述,本发明对使制冷剂在制冷剂回路中循环来进行制冷循环的制冷装置很有用。
-符号说明-
10制冷装置
11热源侧机组
12利用侧机组
14液侧连接管道
15气侧连接管道
20制冷剂回路
31a第一压缩机
31b第二压缩机
31c第三压缩机
33热源侧热交换器
34过冷却热交换器
35热源侧膨胀阀
53c第三热源侧液管(管道)
61利用侧热交换器
63利用侧膨胀阀
62利用侧电磁阀
82液态制冷剂温度传感器(液侧温度传感器)
87液态制冷剂压力传感器(液侧压力传感器)
90控制器