JP6400187B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
Translated fromJapanese本発明は、インバータ駆動型の冷媒圧縮機を有する冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus having an inverter-driven refrigerant compressor.
従来、インバータ駆動型の冷媒圧縮機を有する冷凍サイクル装置としては、冷媒によりインバータ放熱部を冷却するために、専用の冷却回路を設けた冷凍サイクル装置が知られている（例えば、特許文献１）。また、膨張手段の制御により、インバータを冷却する冷媒の流量を調整可能な冷凍サイクル装置が知られている（例えば、特許文献２）。 Conventionally, as a refrigeration cycle apparatus having an inverter-driven refrigerant compressor, a refrigeration cycle apparatus provided with a dedicated cooling circuit for cooling an inverter heat radiating portion with a refrigerant is known (for example, Patent Document 1). . Also, a refrigeration cycle apparatus is known that can adjust the flow rate of the refrigerant that cools the inverter by controlling the expansion means (for example, Patent Document 2).
しかしながら、特許文献１、２の冷凍サイクル装置では、インバータを冷却した冷媒が冷凍サイクルを流れる冷媒と合流して冷媒圧縮機に吸入されるため、冷媒圧縮機に吸入される冷媒の温度はインバータを冷却した冷媒の温度に依存することとなる。したがって、特許文献１、２の冷凍サイクル装置では、冷媒圧縮機に吸入される冷媒が液冷媒又は過熱度の高いガス冷媒となり、冷媒圧縮機の安定した運転状態が確保できない場合がある。以上のことから、特許文献１、２の冷凍サイクル装置では、冷媒圧縮機及びインバータの信頼性、並びに冷凍サイクル装置の効率的な運転が確保できない可能性があるという問題点があった。 However, in the refrigeration cycle apparatuses of
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、冷媒圧縮機及びインバータの信頼性、並びに冷凍サイクル装置の効率的な運転を確保することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to ensure the reliability of the refrigerant compressor and the inverter and the efficient operation of the refrigeration cycle apparatus.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機構部と電動機とを有する冷媒圧縮機と、凝縮器と、第１の減圧装置と、第１の冷却器とが冷媒配管を介して接続され、内部に冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記電動機に交流電力を供給するインバータと、前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒配管から分岐し、前記第１の冷却器と前記冷媒圧縮機との間の冷媒配管に連結されるバイパス冷媒配管と、前記バイパス冷媒配管に配置された第２の減圧装置と、前記第２の減圧装置の出口側の前記バイパス冷媒配管に配置され、前記インバータを冷却する第２の冷却器と、前記第１の減圧装置の開度を調整する第１の制御部と、前記第２の減圧装置の開度を制御する第２の制御部とを備え、前記第１の制御部は、前記第１の減圧装置の開度の調整のみにより、前記冷凍サイクルの過熱度を第１の目標値の範囲に制御するものであり、前記第１の減圧装置の開度の調整は、制御量である前記冷凍サイクルの過熱度が前記第１の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である前記第１の減圧装置の開度を上げ、制御量である前記冷凍サイクルの過熱度が前記第１の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である前記第１の減圧装置の開度を下げることにより行われ、前記第２の制御部は、前記第２の減圧装置の開度の調整により、前記第２の冷却器の冷却温度を第２の目標値の範囲に制御するものである。In the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, a refrigerant compressor having a compression mechanism unit and an electric motor, a condenser, a first pressure reducing device, and a first cooler are connected via a refrigerant pipe, A refrigeration cycle for circulating a refrigerant, an inverter for supplying AC power to the electric motor, a refrigerant pipe between the condenser and the first pressure reducing device, and the first cooler and the refrigerant compressor A bypass refrigerant pipe connected to the refrigerant pipe between the second refrigerant decompression device, a second decompression device arranged in the bypass refrigerant piping, and the bypass refrigerant piping on the outlet side of the second decompression device, the inverter A second cooler that cools the first decompressor, a first controller that adjusts the opening of the first decompressor, and a second controller that controls the opening of the second decompressor, The first control unit is configured to control an opening degree of the first decompression device.Only by settling, is for controlling the degree of superheat of the refrigeration cycle in the range of the first target value, the opening adjustment of the first pressure reducing device, the superheat degree of a control quantity the freezing cycle When the upper limit value of the first target value is exceeded, the opening of the first pressure reducing device, which is an operation amount, is increased, and the degree of superheat of the refrigeration cycle, which is a control amount, is the lower limit of the first target value. When the value is less than or equal to the value, the operation is performed by lowering the opening of the first decompression device, which is the manipulated variable, and the second control unit adjusts the opening of the second decompression device, The cooling temperature of the second cooler is controlled within the range of the second target value.
本発明によれば、冷凍サイクル装置の過熱度を所定の第１の目標値の範囲に制御し、かつ第２の冷却器の温度を所定の第２の目標値の範囲に制御することができる。したがって、本発明によれば、冷媒圧縮機及びインバータの信頼性、並びに冷凍サイクル装置の効率的な運転が確保された冷凍サイクル装置を提供することができる。 According to the present invention, the degree of superheat of the refrigeration cycle apparatus can be controlled within a predetermined first target value range, and the temperature of the second cooler can be controlled within a predetermined second target value range. . Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a refrigeration cycle apparatus that ensures the reliability of the refrigerant compressor and the inverter and the efficient operation of the refrigeration cycle apparatus.
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１について説明する。図１は、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１の一例を示す概略的な冷媒回路図である。なお、図１を含む以下の図面では各構成部材の寸法の関係及び形状が、実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面では、同一の又は類似する部材又は部分には、同一の符号を付すか、又は符号を付すことを省略している。
A
本実施の形態１の冷凍サイクル装置１は、開放型の冷媒圧縮機２と、凝縮器３と、第１の減圧装置４と、第１の冷却器５とが冷媒配管を介して接続され、内部に冷媒を循環させる冷凍サイクルを備える。 In the
開放型の冷媒圧縮機２は、第１の筐体２１の内部に収容された圧縮機構部２２と、第２の筐体２３の内部に収容された電動機２４とを有し、第１の筐体２１と第２の筐体２３とが別体として構成された、周波数可変型の流体機械である。開放型の冷媒圧縮機２においては、電動機２４の回転による駆動力が、回転軸、軸継手、ギヤ、スプライン継手、ベルト駆動等の動力伝達機構２５によって圧縮機構部２２に伝達される。すなわち、開放型の冷媒圧縮機２では、動力伝達機構２５によって伝達された電動機２４の回転による駆動力によって、圧縮機構部２２が駆動され、吸入した低圧冷媒が圧縮され、高圧冷媒として吐出される。電動機２４は、例えばＤＣブラシレスモータとして構成される。 The open-
凝縮器３は、冷媒圧縮機２から吐出された高圧冷媒と、外気（例えば、冷凍サイクル装置１が冷凍機である場合は、室外空気）との熱交換を実施し、冷媒から外気に対して熱を放出する熱交換器である。凝縮器３は、例えば、室外ファン（図示せず）によって送られてくる外気に対して熱を放出することができる。凝縮器３は、例えば、伝熱管と複数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成できる。 The
第１の減圧装置４は、凝縮器３から流出した高圧液冷媒を膨張及び減圧させるものである。第１の減圧装置４としては、例えば、リニア電子膨張弁等の多段階又は連続的に開度を調整可能な電子膨張弁が用いられる。 The
第１の冷却器５は、第１の減圧装置４によって減圧された冷媒と、空気（例えば、冷凍サイクル装置１が冷凍機である場合は、室内空気）との熱交換を実施し、冷媒によって空気を冷却する熱交換器である。第１の冷却器５は、例えば、室内ファン（図示せず）によって送られてくる外気に対して熱を放出することができる。第１の冷却器５は、例えば、伝熱管と複数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成できる。 The first cooler 5 performs heat exchange between the refrigerant decompressed by the
次に、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１におけるインバータ６について、図１とともに図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１における、インバータ６の概略的な内部回路図である。 Next, the
図１に示すように、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１は、冷媒圧縮機２の電動機２４に交流電力を供給するインバータ６を備えている。図２に示すように、インバータ６においては、整流回路６１、平滑コンデンサ６３、及びインバータ回路６４が並列に接続され、整流回路６１の陽極側と平滑コンデンサ６３の陽極側との間には、直流リアクトル６２が接続されている。また、インバータ６においては、抵抗器６５及びコンタクタ６６が並列に接続されており、整流回路６１の陽極側と直流リアクトル６２との間に配置されている。 As shown in FIG. 1, the
整流回路６１は、例えば、整流ダイオード６１ａを６個ブリッジ接続して構成された三相全波整流器を構成する回路である。なお、整流回路６１に交流電圧を供給する交流電源７０は、例えばＡＣ２００Ｖ又はＡＣ４００Ｖの商用の三相交流電源である。 The
直流リアクトル６２は、整流回路６１で整流された出力電圧から高周波の交流成分を除去するものである。 The
平滑コンデンサ６３は、整流回路６１で整流された出力電圧を平滑化するとともに、整流回路６１からの出力電力を充電するものである。 The
インバータ回路６４は、平滑コンデンサ６３によって平滑された電圧（直流母線電圧）を、例えば、三相交流電力に変換し、電動機２４に供給するものである。インバータ回路６４は、例えば、三相ブリッジ接続された６個のインバータ用スイッチング素子６４ａを備えている。また、各々のインバータ用スイッチング素子６４ａの両端には、逆向きに流れるモータ電流を環流させ、逆向きに流れるモータ電流からインバータ用スイッチング素子６４ａを保護するためのインバータ用逆流防止素子６４ｂがそれぞれ並列接続されている。インバータ用逆流防止素子６４ｂには、例えば、整流ダイオード、ショットキーバリアダイオード等のフライホイールダイオードが用いられる。 The
抵抗器６５及びコンタクタ６６は、交流電源７０からの電力供給開始直後の大きな突入電流の発生により、インバータ６が故障することを防ぐものである。 The
なお、インバータ６は、第２の筐体２３の内部に収容して、電動機２４を一体として構成してもよい。 Note that the
次に、冷媒によりインバータ６を冷却するための冷却機構について図１及び図２を用いて説明する。 Next, a cooling mechanism for cooling the
図１に示すように、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１は、バイパス冷媒配管７と、第２の減圧装置８と、第２の冷却器９とを備えている。 As shown in FIG. 1, the
バイパス冷媒配管７は、凝縮器３と前記第１の減圧装置４との間の冷媒配管から分岐し、第１の冷却器５と冷媒圧縮機２との間の冷媒配管に連結される冷媒配管である。 The bypass refrigerant pipe 7 branches from the refrigerant pipe between the
第２の減圧装置８は、バイパス冷媒配管７に配置されており、凝縮器３から流出し、バイパス冷媒配管７を流れる高圧液冷媒を膨張及び減圧させるものである。第２の減圧装置８としては、例えば、リニア電子膨張弁等の多段階又は連続的に開度を調整可能な電子膨張弁が用いられる。なお、第２の減圧装置８は、第１の減圧装置４と同一の構成のものとしてもよいし、異なる構成のものとしてもよい。 The
第２の冷却器９は、図１、２に概略的に示すように、第２の減圧装置８の出口側のバイパス冷媒配管７に、インバータ６を冷却可能なように配置される。第２の冷却器９は、第２の減圧装置８によって減圧された冷媒と、インバータ６から放出される熱との熱交換を実施し、冷媒によってインバータ６を冷却する熱交換器である。第２の冷却器９は、例えば、伝熱管と複数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成できる。第２の冷却器９は、インバータ６からの熱を効率良く放出可能な任意の位置に配置される。例えば、インバータ６を筐体（図示せず）に接触させて収容した場合、第２の冷却器９は、インバータ６が接触した筐体の部分に配置できる。なお、第２の冷却器９は、第１の冷却器５と同一の構成のものとしてもよいし、異なる構成のものとしてもよい。 As shown schematically in FIGS. 1 and 2, the second cooler 9 is disposed in the bypass
次に、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１に配置されるセンサについて説明する。 Next, the sensor arrange | positioned at the refrigerating-
本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、第１の温度センサ１００と、圧力センサ１５０と、第２の温度センサ２００とを備える。 The
第１の温度センサ１００は、第１の冷却器５と冷媒圧縮機２との間のバイパス冷媒配管７の連結位置と、冷媒圧縮機２の吸入口との間に位置する冷媒配管に配置され、冷媒圧縮機２に吸入される冷媒の温度を冷媒配管を介して検知する吸入温度センサである。圧力センサ１５０は、第１の温度センサ１００と同様に、第１の冷却器５と冷媒圧縮機２との間のバイパス冷媒配管７の連結位置と、冷媒圧縮機２の吸入口との間に位置する冷媒配管に配置され、冷媒圧縮機２への冷媒の吸入圧力を検知する吸入圧力センサである。第２の温度センサ２００は、第２の冷却器９の内部を流れる冷媒の温度（以降、「冷却温度」と称する。）を第２の冷却器９を介して検知する冷却温度センサである。 The
第１の温度センサ１００及び第２の温度センサ２００の材料としては、半導体（例えば、サーミスタ）又は金属（例えば、測温抵抗体）等が用いられる。なお、第１の温度センサ１００及び第２の温度センサ２００は、同一の材料で構成してもよいし、異なる材料で構成してもよい。また、圧力センサ１５０としては、水晶圧電式圧力センサ、半導体センサ、又は圧力トランスデューサ等が用いられる。 As a material of the
次に、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１を制御する制御装置等について説明する。 Next, a control device for controlling the
本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、第１の減圧装置４の開度を調整する第１の制御部３００と、第２の減圧装置８の開度を制御する第２の制御部４００とを備える。 The
また、冷凍サイクル装置１は、第１の温度センサ１００で検知した吸入温度と、圧力センサ１５０で検知した吸入圧力とから冷凍サイクルの過熱度を算出する演算部３５０を備える。 In addition, the
第１の制御部３００、演算部３５０、及び第２の制御部４００は、ＣＰＵ、メモリ（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。なお、第１の制御部３００及び第２の制御部４００は、相互にデータ通信を行うことができるように構成してもよいし、一体の制御装置として統合して構成してもよい。 The
第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度の調整により、冷凍サイクルの過熱度を一定（第１の目標値）の範囲、例えば５〜１０℃に制御するものである。第１の制御部３００は、演算部３５０で算出された冷凍サイクルの過熱度に基づいて、第１の減圧装置４の開度を調整するフィードバック制御系を構成する。演算部３５０において、冷凍サイクルの過熱度は、圧力センサ１５０で検知した吸入圧力から蒸発温度（飽和温度）を換算し、第１の温度センサ１００で検知した吸入温度から蒸発温度を減算することにより算出される。なお、演算部３５０は、第１の制御部３００と別体で構成してもよいし、第１の制御部３００の内部に構成してもよい。 The
第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度の調整により、第２の冷却器９の冷却温度を一定（第２の目標値）の範囲、例えば−３５〜−２５℃に制御するものである。第１の制御部３００は、演算部３５０で算出された冷凍サイクルの過熱度に基づいて、第１の減圧装置４の開度を調整するフィードバック制御系を構成する。 The
次に、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の動作について、インバータ６の動作とともに説明する。 Next, the operation of the
冷媒圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器３へ流入する。凝縮器３に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外空気等の低温の媒体に熱を放出することによって熱交換され、液冷媒となる。凝縮器３で熱交換された液冷媒は、第１の減圧装置４へ流入し、膨張及び減圧されて低温低圧の二相冷媒となる。第１の減圧装置４から流出した低温低圧の気液二相冷媒は、第１の冷却器５に流入する。第１の冷却器５に流入した気液二相冷媒は、室内空気等を冷却（吸熱）し、蒸発して乾き度の高い二相冷媒又は低温低圧のガス冷媒となる。 The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
一方、交流電源７０によりインバータ６に供給された交流電圧は、整流回路６１で整流され、直流リアクトル６２及び平滑コンデンサ６３に出力される。整流回路６１からの出力電圧は、直流リアクトル６２で高周波の交流成分が除去され、平滑コンデンサ６３で平滑化されるとともに充電される。平滑コンデンサ６３からの出力電圧は、インバータ回路６４で任意の周波数の交流電圧に変換され、変換された交流電圧の周波数に応じて電動機２４の回転数が制御される。なお、交流電流に変換する際に発生するリップル電流は、平滑コンデンサ６３で吸収される。 On the other hand, the AC voltage supplied to the
ここで、インバータ回路６４で周波数変換を行う際に整流回路６１、平滑コンデンサ６３、及びインバータ回路６４等で発生する電気損失は、熱となり外部に放出される。また、インバータ６からの出力電力が増加するにつれて、インバータ６における電気損失は増加し、外部に放出される熱量も増加する。 Here, the electrical loss generated in the
凝縮器３と前記第１の減圧装置４との間の冷媒配管から分岐したバイパス冷媒配管７を流れ、凝縮器３で熱交換された液冷媒は、第２の減圧装置８へ流入し、膨張及び減圧されて低温低圧の二相冷媒となる。第２の減圧装置８から流出した低温低圧の気液二相冷媒は、第２の冷却器９に流入する。第２の冷却器９に流入した気液二相冷媒は、インバータ６を冷却（吸熱）し、蒸発して乾き度の高い二相冷媒又は低温低圧のガス冷媒となる。第２の冷却器９から流出した乾き度の高い二相冷媒又は低温低圧のガス冷媒は、第１の冷却器５から流出したガス冷媒と合流し、冷媒圧縮機２に吸入される。冷媒圧縮機２に吸入された冷媒は圧縮されて、高温高圧のガス冷媒となり、冷媒圧縮機２から吐出される。冷凍サイクル装置１では以上のサイクルが繰り返される。 The liquid refrigerant that has flowed through the bypass
なお、インバータ６において、コンタクタ６６は、交流電源７０からの電力供給が停止している場合に開放されており、交流電源７０からの電力供給の開始後、突入電流が発生している一定の期間は、抵抗器６５を介して電流が流れるように制御されている。また、コンタクタ６６は、インバータ６を流れる電流が安定した後（すなわち、突入電流が流れなくなった後）に、コンタクタ６６の連結で抵抗器６５の両端を短絡することにより、インバータ６全体の抵抗値を低減するように制御されている。 In the
すなわち、交流電源７０からの電力供給開始後、突入電流が発生している一定の期間において、インバータ６は、インバータ６全体を流れる電流が小さくなるように制御されている。また、インバータ６を流れる電流が安定した後においては、インバータ６は、インバータ６全体を流れる電流が大きくなるように制御されている。 That is, after the start of power supply from the
インバータ６においては、平滑コンデンサ６３及びインバータ回路６４の抵抗値が小さいため、交流電源７０からの電力供給開始時にはインバータ６に大きな突入電流が発生し、インバータ６が破損する可能性がある。しかしながら、インバータ６に抵抗器６５及びコンタクタ６６を設けることによって、安定かつ効率的な電動機２４への電力供給が可能となる。 In the
次に、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の第１の制御部３００における制御処理の例を以下の実施例１、２に説明する。 Next, examples of control processing in the
第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度の調整により冷凍サイクルの過熱度を第１の目標値の範囲に制御するものである。実施例１、２では、冷凍サイクルにおける過熱度をＳＨ、過熱度ＳＨの目標値（第１の目標値）の範囲の下限値をＳＨｌｏｗｅｒ、上限値をＳＨｕｐｐｅｒ、過熱度ＳＨの現在値をＳＨｎｏｗとする。また、第１の減圧装置４の開度をＤ１、開度Ｄ１の現在値をＤ１ｎｏｗ、下限値をＤ１ｌｏｗｅｒ、上限値をＤ１ｕｐｐｅｒとする。過熱度ＳＨの下限値ＳＨｌｏｗｅｒ及び上限値ＳＨｕｐｐｅｒ、並びに開度Ｄ１のＤ１ｌｏｗｅｒ及び上限値Ｄ１ｕｐｐｅｒのデータは、第１の制御部３００が参照できるように記憶される。例えば、これらのデータは、第１の制御部３００の記憶領域（図示せず）に記憶するようにしてもよいし、第１の制御部３００と別に設けた記憶部に記憶するようにしてもよい。The
（実施例１）
図３は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の第１の制御部３００における制御処理の一例を示すフローチャートである。図３の制御処理は、常時行うようにしてもよいし、例えば、過熱度ＳＨの変動を検知した際に随時行うようにしてもよい。Example 1
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a control process in the
ステップＳ１１において、第１の制御部３００は、演算部３５０で算出された過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの上限値ＳＨｕｐｐｅｒ（例えば、１０℃）以上であるか否かを判定する。In step S11, the
過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの上限値ＳＨｕｐｐｅｒ以上である場合、ステップＳ１２において、第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度Ｄ１を現在値Ｄ１ｎｏｗよりも大きくなるように調整し、制御処理を終了する。When the current value SHnow of the superheat degree SH is equal to or higher than the upper limit value SHupper of the superheat degree SH, in step S12, the
過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの上限値ＳＨｕｐｐｅｒ未満である場合、ステップＳ１３において、第１の制御部３００は、過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの下限値ＳＨｌｏｗｅｒ（例えば、５℃）以下であるか否かを判定する。過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの下限値ＳＨｌｏｗｅｒを超えている場合、制御処理は終了し、開度Ｄ１は現在値Ｄ１ｎｏｗで維持される。If the current value SHnow of the superheat degree SH is less than the upper limit value SHupper of the superheat degree SH, in step S13, the
過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの下限値ＳＨｌｏｗｅｒ以下である場合、ステップＳ１４において、第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度Ｄ１を現在値Ｄ１ｎｏｗよりも小さくなるように調整し、制御処理を終了する。When the current value SHnow of the superheat degree SH is equal to orlower than the lower limit value SHlower of the superheat degree SH, in step S14, the
（実施例２）
図４は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の第１の制御部３００における制御処理の別の一例を示すフローチャートである。図４の制御処理は、常時行うようにしてもよいし、例えば、過熱度ＳＨの変動を検知した際に随時行うようにしてもよい。(Example 2)
FIG. 4 is a flowchart showing another example of the control process in the
ステップＳ２１において、実施例１のステップＳ１１と同様に、第１の制御部３００は、過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの上限値ＳＨｕｐｐｅｒ以上であるか否かを判定する。In step S21, as in step S11 of the first embodiment, the
過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの上限値ＳＨｕｐｐｅｒ以上である場合、ステップＳ２２において、第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度Ｄ１の現在値Ｄ１ｎｏｗを下限値Ｄ１ｌｏｗｅｒに設定し、制御処理を終了する。When the current value SHnow of the superheat degree SH is equal to or higher than the upper limit value SHupper of the superheat degree SH, in step S22, the
過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの上限値ＳＨｕｐｐｅｒ未満である場合、ステップＳ２３において、第１の制御部３００は、過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの下限値ＳＨｌｏｗｅｒ以下であるか否かを判定する。過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの下限値ＳＨｌｏｗｅｒを超えている場合、制御処理を終了する。If the current value SHnow of the superheat degree SH is less than the upper limit value SHupper of the superheat degree SH, in step S23, the
過熱度ＳＨの現在値ＳＨｎｏｗが過熱度ＳＨの下限値ＳＨｌｏｗｅｒ以下である場合、ステップＳ２４において、第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度Ｄ１の現在値Ｄ１ｎｏｗを上限値Ｄ１ｕｐｐｅｒに設定し、制御処理を終了する。When the current value SHnow of the superheat degree SH is equal to orlower than the lower limit value SHlower of the superheat degree SH, in step S24, the
なお、第１の制御部３００は、実施例１及び実施例２の制御処理のいずれか一方のみを行うように構成してもよいし、双方の制御処理を行うように構成してもよい。 The
次に、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の第２の制御部４００における制御処理の例を以下の実施例３、４に説明する。 Next, examples of control processing in the
第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度の調整により、第２の冷却器９の冷却温度を第２の目標値の範囲に制御するものである。実施例３、４では、第２の冷却器９の冷却温度をＴ、冷却温度Ｔの目標値（第２の目標値）の範囲の下限値をＴｌｏｗｅｒ、上限値をＴｕｐｐｅｒ、冷却温度Ｔの現在値をＴｎｏｗとする。また、第２の減圧装置８の開度をＤ２、開度Ｄ２の現在値をＤ２ｎｏｗ、下限値をＤ２ｌｏｗｅｒ、上限値をＤ２ｕｐｐｅｒとする。冷却温度Ｔの下限値Ｔｌｏｗｅｒ及び上限値Ｔｕｐｐｅｒ、並びに開度Ｄ２のＤ２ｌｏｗｅｒ及び上限値Ｄ２ｕｐｐｅｒのデータは、第２の制御部４００が参照できるように記憶される。例えば、これらのデータは、第２の制御部４００の内部に設けられた記憶領域（図示せず）に記憶するようにしてもよいし、第２の制御部４００と別に設けた記憶部に記憶するようにしてもよい。The
（実施例３）
図５は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の第２の制御部４００における制御処理の一例を示すフローチャートである。図５の制御処理は、常時行うようにしてもよいし、例えば、冷却温度Ｔの変動を検知した際に随時行うようにしてもよい。(Example 3)
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a control process in the
ステップＳ３１において、第２の制御部４００は、第２の温度センサ２００で検知された冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの上限値Ｔｕｐｐｅｒ（例えば、−２５℃）以上であるか否かを判定する。In step S31, the
冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの上限値Ｔｕｐｐｅｒ以上である場合、ステップＳ３２において、第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度Ｄ２を現在値Ｄ２ｎｏｗよりも大きくなるように調整し、制御処理を終了する。 Current value T of cooling temperature TnowIs the upper limit T of the cooling temperature TupperWhen it is above, in Step S32, the
冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの上限値Ｔｕｐｐｅｒ未満である場合、ステップＳ３３において、第２の制御部４００は、冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの下限値Ｔｌｏｗｅｒ（例えば、−３５℃）以下であるか否かを判定する。冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの下限値Ｔｌｏｗｅｒを超えている場合、制御処理は終了し、開度Ｄ２は現在値Ｄ２ｎｏｗで維持される。If the current valueT now cooling temperature T is less than the upper limit valueT upper cooling temperature T, in step S33, the
冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの下限値Ｔｌｏｗｅｒ以下である場合、ステップＳ３４において、第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度Ｄ２を現在値Ｄ２ｎｏｗよりも小さくなるように調整し、制御処理を終了する。 Current value T of cooling temperature TnowIs the lower limit T of the cooling temperature TlowerIn the case of the following, in step S34, the
（実施例４）
図６は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の第２の制御部４００における制御処理の別の一例を示すフローチャートである。図６の制御処理は、常時行うようにしてもよいし、例えば、冷却温度Ｔの変動を検知した際に随時行うようにしてもよい。Example 4
FIG. 6 is a flowchart illustrating another example of the control process in the
ステップＳ４１において、実施例３のステップＳ３１と同様に、第２の制御部４００は、冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの上限値Ｔｕｐｐｅｒ以上であるか否かを判定する。In step S41, similarly to step S31 in
冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの上限値Ｔｕｐｐｅｒ以上である場合、ステップＳ４２において、第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度Ｄ２の現在値Ｄ２ｎｏｗを下限値Ｄ２ｌｏｗｅｒに設定し、制御処理を終了する。 Current value T of cooling temperature TnowIs the upper limit T of the cooling temperature TupperWhen it is above, in step S42, the
冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの上限値Ｔｕｐｐｅｒ未満である場合、ステップＳ４３において、第２の制御部４００は、冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの下限値Ｔｌｏｗｅｒ以下であるか否かを判定する。冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの下限値Ｔｌｏｗｅｒを超えている場合、制御処理を終了する。If the current valueT now cooling temperature T is less than the upper limit valueT upper cooling temperature T, in step S43, the
冷却温度Ｔの現在値Ｔｎｏｗが冷却温度Ｔの下限値Ｔｌｏｗｅｒ以下である場合、ステップＳ４４において、第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度Ｄ２の現在値Ｄ２ｎｏｗを上限値Ｄ２ｕｐｐｅｒに設定し、制御処理を終了する。 Current value T of cooling temperature TnowIs the lower limit T of the cooling temperature TlowerWhen it is below, in step S44, the
なお、第２の制御部４００は、実施例３及び実施例４の制御処理のいずれか一方のみを行うように構成してもよいし、双方の制御処理を行うように構成してもよい。 The
以下に、本実施の形態１による本発明の効果を説明する。 The effects of the present invention according to the first embodiment will be described below.
上述したとおり、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、第１の筐体２１の内部に収容された圧縮機構部２２と、第２の筐体２３の内部に収容された電動機２４とを有し、第１の筐体２１と第２の筐体２３とが別体として構成された開放型の冷媒圧縮機２と、凝縮器３と、第１の減圧装置４と、第１の冷却器５とが冷媒配管を介して接続され、内部に冷媒を循環させる冷凍サイクルと、電動機２４に交流電力を供給するインバータ６と、凝縮器３と第１の減圧装置４との間の冷媒配管から分岐し、第１の冷却器５と冷媒圧縮機２との間の冷媒配管に連結されるバイパス冷媒配管７と、バイパス冷媒配管７に配置された第２の減圧装置８と、第２の減圧装置８の出口側のバイパス冷媒配管７に配置され、インバータ６を冷却する第２の冷却器９と、第１の減圧装置４の開度を調整する第１の制御部３００と、第２の減圧装置８の開度を制御する第２の制御部４００とを備え、第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度の調整により、冷凍サイクルの過熱度を第１の目標値の範囲に制御し、第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度の調整により、第２の冷却器９の冷却温度を第２の目標値の範囲に制御するものである。 As described above, the
従来、部分負荷効率の向上を目的とした、インバータにより冷媒圧縮機の運転周波数制御を行う冷凍サイクル装置が知られている。このような冷凍サイクル装置では、インバータの出力電力が増加すると、インバータ出力電力の増加に比例して、インバータからの発熱が増加するため、インバータからの発熱を拡散させ冷却する必要がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a refrigeration cycle apparatus that performs operation frequency control of a refrigerant compressor with an inverter for the purpose of improving partial load efficiency is known. In such a refrigeration cycle apparatus, when the output power of the inverter increases, the heat generation from the inverter increases in proportion to the increase in the inverter output power. Therefore, it is necessary to diffuse and cool the heat generation from the inverter.
従来のインバータの冷却方法としては、インバータからの発熱を拡散させるために整流回路等にヒートシンク等を取り付け、インバータの周囲の空気をヒートシンク等に送風し、ヒートシンク等を冷却する方法が採用されていた。しかしながら、送風によりインバータを冷却する方法では、冷却風量を確保するために、大きな送風ファンや大きな冷却風路が必要となる。また、冷凍サイクル装置におけるインバータの出力電力が大きくなるにつれて、必要な冷却風量も増加するため、冷凍サイクル装置の設計上の制約も多くなる。 As a conventional inverter cooling method, a method of attaching a heat sink or the like to a rectifier circuit or the like to diffuse the heat generated from the inverter, blowing air around the inverter to the heat sink or the like, and cooling the heat sink or the like has been adopted. . However, in the method of cooling the inverter by blowing air, a large blower fan and a large cooling air passage are required to secure the cooling air volume. In addition, as the output power of the inverter in the refrigeration cycle apparatus increases, the required amount of cooling air also increases, which increases the design restrictions of the refrigeration cycle apparatus.
冷凍サイクル装置の設計上の制約を解消する方法としては、冷媒によりインバータを冷却する方法がある。冷媒によりインバータを冷却する方法では、ファンや冷却風路が不要となるため、冷凍サイクル装置の設計上の制約を解消することができる。冷媒によりインバータを冷却する方法としては、減圧装置を制御することによる冷却方法、インバータ冷却のための専用の冷却回路を設けない冷却方法が知られている。 As a method of eliminating the design restrictions of the refrigeration cycle apparatus, there is a method of cooling the inverter with a refrigerant. In the method of cooling the inverter with the refrigerant, a fan and a cooling air passage are not necessary, and thus the design restrictions of the refrigeration cycle apparatus can be eliminated. As a method of cooling an inverter with a refrigerant, a cooling method by controlling a decompression device and a cooling method without providing a dedicated cooling circuit for inverter cooling are known.
しかしながら、冷媒によりインバータを冷却する従来の方法では、インバータを冷却した冷媒が冷凍サイクルを流れる冷媒と合流して冷媒圧縮機に吸入されるため、冷媒圧縮機に吸入される冷媒の温度はインバータを冷却した冷媒の温度に依存することとなる。したがって、冷媒によりインバータを冷却する従来の方法を採用した冷凍サイクル装置では、冷媒圧縮機に吸入される冷媒が液冷媒又は過熱度の高いガス冷媒となり、冷媒圧縮機の安定した運転状態が確保できない場合があるという問題点があった。 However, in the conventional method in which the inverter is cooled by the refrigerant, the refrigerant that has cooled the inverter joins the refrigerant flowing through the refrigeration cycle and is sucked into the refrigerant compressor. It depends on the temperature of the cooled refrigerant. Therefore, in the refrigeration cycle apparatus that employs the conventional method of cooling the inverter with the refrigerant, the refrigerant sucked into the refrigerant compressor becomes a liquid refrigerant or a gas refrigerant with a high degree of superheat, and a stable operation state of the refrigerant compressor cannot be secured. There was a problem that there was a case.
また、中間インジェクション機構等を流れる冷媒によってインバータの冷却を行う、すなわち、冷媒圧縮機が吸入する冷媒によってインバータの冷却を行わない冷凍サイクル装置も知られている。しかしながら、このような冷凍サイクル装置では、インバータを冷却するための制御方法が示されていないため、冷媒の流量不足によるインバータの過熱、又は冷媒の流量過剰によるインバータの結露が発生する場合がある。したがって、このような冷凍サイクル装置では、インバータが損傷する可能性があるという問題点があった。 There is also known a refrigeration cycle apparatus that cools an inverter with refrigerant flowing through an intermediate injection mechanism or the like, that is, does not cool an inverter with refrigerant sucked by a refrigerant compressor. However, in such a refrigeration cycle apparatus, since a control method for cooling the inverter is not shown, the inverter may be overheated due to insufficient refrigerant flow rate, or the inverter may be condensed due to excessive refrigerant flow rate. Therefore, such a refrigeration cycle apparatus has a problem that the inverter may be damaged.
これに対し、本実施の形態１によれば、第１の制御部３００は、第１の減圧装置４の開度を調整することにより、冷媒圧縮機２が吸入する冷媒の流量を調整でき、冷凍サイクルの過熱度を一定の範囲（第１の目標値の範囲）に制御できる。よって、冷凍サイクルの過熱度を第１の目標値の範囲に制御することにより、冷媒圧縮機２の圧縮機構部２２が液冷媒を吸入することも、過熱度の大きいガス冷媒を吸入することも回避できる。 On the other hand, according to the first embodiment, the
また、本実施の形態１によれば、第２の制御部４００は、第２の減圧装置８の開度を調整することにより、インバータを冷却する第２の冷却器９を流れる冷媒の流量を調整でき、第２の冷却器９の冷却温度を一定の範囲（第２の目標値の範囲）に制御できる。よって、第２の冷却器９の冷却温度を第２の目標値の範囲に制御することにより、第２の冷却器９を流れる冷媒の流量不足によるインバータ６の過熱も、第２の冷却器９を流れる冷媒の流量過剰によるインバータ６の結露も回避することができる。 Further, according to the first embodiment, the
したがって、本実施の形態１によれば、冷媒圧縮機２の信頼性が確保でき、冷凍サイクル装置１の効率的な運転ができるとともに、インバータ６の損傷を回避し、信頼性を確保することができる。また、冷凍サイクル装置１の効率的な運転によりエネルギー消費量を削減できるとともに、冷媒圧縮機２及びインバータ６の耐久性を向上させることができる。 Therefore, according to the first embodiment, the reliability of the
また、インバータ６に設けられた平滑コンデンサ６３は温度の低下に伴い、吸収可能なリップル電流が増加するという特性を有する。したがって、本実施の形態１において、第２の冷却器９の冷却温度の温度範囲を、例えば−３５℃を上限とする低い温度に制御することで、平滑コンデンサ６３として容量の小さいものを選定できる。したがって、インバータ６の製造コストを低減し、環境負荷を軽減できるという利点も有する。 Further, the smoothing
また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１は、地球温暖化係数が低く、燃焼性を有する冷媒の使用を考慮した構成となっているため、冷凍サイクル装置１を安全に使用することができるという利点も有する。 In addition, the
近年、昨今の地球温暖化問題に対応して、冷凍サイクル装置で使用する冷媒においては、地球温暖化係数が低い冷媒（以下、「低ＧＷＰ冷媒」と称する。）を実用化する動きが欧州を皮切りに活発化している。 In recent years, in response to the recent global warming problem, in the refrigerant used in the refrigeration cycle apparatus, the movement of putting a refrigerant having a low global warming coefficient (hereinafter referred to as “low GWP refrigerant”) into practical use in Europe. It is becoming more active.
一方、低ＧＷＰ冷媒には、ＣＦ３−ＣＦ＝ＣＨ２（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）及びＣＨ２Ｆ２（Ｒ３２）等の燃焼性を有する冷媒がある。燃焼性のある低ＧＷＰ冷媒を用いる場合、空調装置及び冷凍機等の冷凍サイクル装置においては、安全上の制約から、電動機等の電気機器を冷媒雰囲気内に配置することができない。 On the other hand, CF for low GWP refrigerant3-CF = CH2(HFO1234yf) and CH2F2There is a refrigerant having combustibility such as (R32). In the case of using a combustible low GWP refrigerant, in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner or a refrigerator, an electric device such as an electric motor cannot be disposed in the refrigerant atmosphere due to safety restrictions.
これに対して、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、開放型の冷媒圧縮機２を備えている。すなわち、本実施の形態１の冷媒圧縮機２では、圧縮機構部２２を収容した第１の筐体２１、及び電動機２４を収容した第２の筐体２３は、別体として構成されている。したがって、本実施の形態１によれば、燃焼性の低ＧＷＰ冷媒を用いる場合であっても、冷凍サイクル装置１を安全に使用することができる。 On the other hand, the
また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１では、第１の減圧装置４の開度の調整は、制御量である冷凍サイクルの過熱度が第１の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である第１の減圧装置４の開度を上げ、制御量である冷凍サイクルの過熱度が第１の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である第１の減圧装置４の開度を下げることにより行われるように構成される。この構成によれば、第１の温度センサ１００が検知した吸入温度、及び圧力センサ１５０が検知した吸入圧力から算出された冷凍サイクルの過熱度により、第１の減圧装置４の開度の調整が行われ、第１の冷却器５を通過する冷媒の流量が増減される。第１の冷却器５を通過する冷媒の流量の増減によって、冷凍サイクルの過熱度が第１の目標値の範囲内、例えば５〜１０℃となるように制御される。したがって、この構成によれば、冷媒の過熱度が過小となり、冷媒圧縮機２の圧縮機構部２２に液冷媒が吸入されて冷媒圧縮機２で液圧縮運転が行われることを回避できる。また、この構成によれば、冷媒の過熱度が過剰となり、冷媒圧縮機２の圧縮機構部２２に過熱度の高いガス冷媒が吸入されて冷媒圧縮機２で過熱運転が行われることを回避できる。したがって、この構成によれば、圧縮機構部２２に吸入される冷媒の過熱度を第１の目標値の範囲に制御することで、冷媒圧縮機２の損傷を防止することができる。また、第１の冷却器５における熱交換が充分になされるため、冷凍サイクル装置１の効率的な運転を行うことができる。 In the
また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１では、制御量である冷凍サイクルの過熱度が第１の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である第１の減圧装置４の開度を第１の減圧装置４の開度の下限値として設定し、制御量である冷凍サイクルの過熱度が第１の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である第１の減圧装置４の開度を第１の減圧装置４の開度の上限値として設定することにより行われるように構成される。この構成によれば、冷凍サイクルの過熱度により、第１の減圧装置４の開度の下限値又は上限値が設定されるため、第１の冷却器５を通過する冷媒の流量が過剰に増加することも、過剰に減少することも抑制（禁止）することができる。したがって、この構成によれば、冷媒の過熱度が過小となり、冷媒圧縮機２の圧縮機構部２２に液冷媒が吸入されて冷媒圧縮機２で液圧縮運転が行われることを回避できる。また、この構成によれば、冷媒の過熱度が過剰となり、冷媒圧縮機２の圧縮機構部２２に過熱度の高いガス冷媒が吸入されて冷媒圧縮機２で過熱運転が行われることを回避できる。したがって、この構成によれば、第１の減圧装置４の開度の下限値又は上限値を設定することで、圧縮機構部２２の損傷を防止することができるとともに、冷凍サイクル装置１の効率的な運転を行うことができる。 Further, in the
また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１では、第２の減圧装置８の開度の調整は、制御量である冷却温度が第２の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である第２の減圧装置８の開度を上げ、制御量である冷却温度が第２の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である第２の減圧装置８の開度を下げることにより行われる。この構成によれば、第２の温度センサ２００が検知した第２の冷却器９の冷却温度により、第２の減圧装置８の開度の調整が行われ、第２の冷却器９を通過する冷媒の流量が増減される。第２の冷却器９を通過する冷媒の流量の増減によって、第２の冷却器９の冷却温度が第２の目標値の範囲内、例えば−３５〜−２５℃となるように制御される。したがって、この構成によれば、第２の冷却器９を流れる冷媒の流量が不足し、インバータ６が過熱することを回避できる。また、この構成によれば、第２の冷却器９を流れる冷媒の流量が過剰となり、インバータ６が結露することを回避できる。したがって、この構成によれば、第２の冷却器９の冷却温度を第２の目標値の範囲に制御することで、インバータ６の過熱又は結露に起因する、インバータ６の内部回路の損傷を回避することができる。 Further, in the
また、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１では、第２の減圧装置８の開度の調整は、制御量である冷却温度が第２の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である第２の減圧装置８の開度を第２の減圧装置８の開度の下限値として設定し、制御量である冷却温度が第２の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である第２の減圧装置８の開度を第２の減圧装置８の開度の上限値として設定することにより行われる。この構成によれば、第２の冷却器９の冷却温度により、第２の減圧装置８の開度の下限値又は上限値が設定されるため、第２の冷却器９を通過する冷媒の流量が過剰に増加することも、過剰に減少することも抑制（禁止）することができる。したがって、この構成によれば、第２の冷却器９を流れる冷媒の流量が不足し、インバータ６が過熱することを回避できる。また、この構成によれば、第２の冷却器９を流れる冷媒の流量が過剰となり、インバータ６が結露することを回避できる。したがって、この構成によれば、第２の減圧装置８の開度の下限値又は上限値を設定することで、インバータ６の過熱又は結露に起因する、インバータ６の内部回路の損傷を回避することができる。 Further, in the
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、上述の実施の形態１における、図１の冷媒圧縮機２の圧縮機構部２２の変形例について説明する。
In the second embodiment of the present invention, a modification of the
本実施の形態２の冷凍サイクル装置１では、圧縮機構部２２の圧縮方式が、スクリュー式となるように構成される。また、本実施の形態２の冷凍サイクル装置１では、圧縮機構部２２の圧縮方式が、ターボ式となるように構成される。圧縮機構部２２の圧縮方式をスクリュー式又はターボ式の圧縮方式とすることにより、例えばレシプロ式の圧縮方式の圧縮機構部２２を用いた場合と比較して冷媒圧縮機２における振動を抑制できる。したがって、この構成によれば、冷媒圧縮機２の振動によるインバータ６の損傷の可能性を低減できる。 In the
本実施の形態２の冷凍サイクル装置１では、圧縮機構部２２の圧縮方式が、二段圧縮式となるように構成される。二段圧縮式の圧縮機構部２２では、クランク軸の偏心部が１８０度対向した配置となる。本実施の形態２では、圧縮機構部２２の圧縮方式を二段圧縮式の圧縮方式とすることにより、軸負荷が小さくなり圧縮機構部２２の信頼性を向上させることができる。また、軸負荷が小さくなることにより、圧縮機構部２２のトルク変動が小さくなり、回転方向の振動が大幅に低減される。したがって、この構成によれば、冷媒圧縮機２の振動によるインバータ６の損傷の可能性を低減できる。 In the
実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、上述の実施の形態１における、図１の冷媒圧縮機２の第２の筐体２３の変形例について説明する。
In the third embodiment of the present invention, a modification of the
本実施の形態３の冷凍サイクル装置１では、インバータ６は、電動機２４とともに第２の筐体２３に収容されるように構成される。この構成によれば、インバータ６を収容するために別体の筐体に設ける必要がなくなるため、冷凍サイクル装置１の省スペース化を図ることができる。 In the
また、本実施の形態３の冷凍サイクル装置１では、インバータ６が収容された第２の筐体２３は、接地された導電性の全密閉容器として構成される。全密閉容器は、例えばアルミニウム等の金属製の材質のものにできる。インバータ６では、交流を直流に変換する際、及び直流を交流に変換する際に電磁波ノイズが発生する。電磁波ノイズが発生すると、インバータ６周辺の電子機器が誤作動する可能性があるが、この構成によれば、インバータ６は、第２の筐体２３の内部に静電遮蔽される。したがって、この構成によれば、第２の筐体２３の外部へのインバータ６からの電磁波ノイズの放射を低減することができる。 Further, in the
実施の形態４．
本発明の実施の形態４では、上述の実施の形態１における、図１の第１の減圧装置４及び第２の減圧装置８の変形例について説明する。
In the fourth embodiment of the present invention, a modification of the
本実施の形態４の冷凍サイクル装置１では、前記第１の減圧装置及び前記第２の減圧装置のうちの少なくとも１つが膨張機として構成される。膨張機は、吸入した高圧の液冷媒を膨張機構で膨張（減圧）し、低温低圧の冷媒として吐出し、膨張機構で得た膨張動力を機械的に回収可能な流体機械である。回収された膨張動力は、例えば、冷媒圧縮機２における冷媒の圧縮動力として利用することができる。したがって、この構成によれば、電気入力が減少させ、成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。 In the
また、本実施の形態４の冷凍サイクル装置１は、前記膨張機によって回収された膨張動力によって発電が行われるように構成してもよい。この構成によれば、発電された電力を用いて冷媒圧縮機２、インバータ６、第１の制御部３００、第２の制御部４００等の冷凍サイクル装置１の本体電気機器、又は図示しないが、送風機、ポンプ、補機等の他の電気機器を駆動できる。また、この構成によれば、圧縮機（例えば、冷媒圧縮機２）と膨張機とを別体として構成できる。したがって、この構成によれば、膨張機の膨張機構で得られた膨張動力を有効に用いるための圧縮機と膨張機とが一体となった専用の流体機械を設ける必要がなくなり、従来用いられている圧縮機を使用できるため、冷凍サイクル装置１のコスト削減ができる。 Further, the
なお、第１の減圧装置４又は第２の減圧装置８を膨張機として構成する場合、冷媒の一部が膨張機を流れないバイパス回路を冷凍サイクル装置１に設けてもよい。この構成によれば、冷媒圧縮機２の冷媒と膨張機の冷媒の質量流量が異なる運転が可能となり、低圧が低下した場合等、冷凍サイクル装置１の運転条件が変化した場合であっても成績係数を向上させることができる。 In the case where the
実施の形態５．
本発明の実施の形態５では、上述の実施の形態１における冷凍サイクル装置１の変形例について説明する。Embodiment 5. FIG.
In the fifth embodiment of the present invention, a modified example of the
本実施の形態５の冷凍サイクル装置１では、例えば、エゼクタを設けて、吸入圧力の回復を行うように構成される。エゼクタは低圧の冷媒を昇圧する装置である。エゼクタは、例えば、第１の冷却器５と冷媒圧縮機２との間のバイパス冷媒配管７の連結位置と、冷媒圧縮機２の吸入口との間に位置する冷媒配管に配置され、冷媒圧縮機２における吸込圧力の回復を行うものである。この構成によれば、エゼクタにより昇圧される分だけ、第１の冷却器５及び第２の冷却器９を流れる二相冷媒の圧力を低下させることができる。したがって、この構成によれば、第１の冷却器５及び第２の冷却器９を流れる二相冷媒の飽和温度を低下させることができるため、冷凍サイクル装置１の冷却能力を向上させ、成績係数を向上させることができる。 In the
実施の形態６．
本発明の実施の形態６では、上述の実施の形態１における冷媒圧縮機２の変形例について説明する。
In the sixth embodiment of the present invention, a modified example of the
本実施の形態６では、微燃性を有しない低ＧＷＰ冷媒のみを用いる場合を考える。燃焼性を有する低ＧＷＰ冷媒を用いる場合は、安全上の制約から、電動機２４及びインバータ６は、圧縮機構部２２と同一の筐体に収容できない。しかしながら、本実施の形態６のように、微燃性を有しない低ＧＷＰ冷媒のみを用いる場合は、電動機２４及びインバータ６を圧縮機構部２２と一体に構成することができる。本実施の形態６においては、インバータ６の冷却は冷媒圧縮機２に吸入される冷媒によって行われる。したがって、本実施の形態６におけるインバータ６の冷却は、冷媒圧縮機２に吸入される冷媒の流量を制御することによって行われる。なお、冷媒圧縮機２に吸入される冷媒の流量の制御は、第１の温度センサ１００が検知した吸入温度、及び圧力センサ１５０が検知した吸入圧力から算出された冷凍サイクルの過熱度に基づいて行われる。 In this
その他の実施の形態．
上述の実施の形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態は、ショーケース、空気調和装置、冷蔵庫等のヒートポンプ装置にも用いることができる。Other embodiments.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the above-described embodiment can be used for a heat pump device such as a showcase, an air conditioner, or a refrigerator.
また、上述の実施の形態は互いに組み合わせて用いることが可能である。 Further, the above-described embodiments can be used in combination with each other.
１ 冷凍サイクル装置、２ 冷媒圧縮機、３ 凝縮器、４ 第１の減圧装置、５ 第１の冷却器、６ インバータ、７ バイパス冷媒配管、８ 第２の減圧装置、９ 第２の冷却器、２１ 第１の筐体、２２ 圧縮機構部、２３ 第２の筐体、２４ 電動機、２５ 動力伝達機構、６１ 整流回路、６１ａ 整流ダイオード、６２ 直流リアクトル、６３
平滑コンデンサ、６４ インバータ回路、６４ａ インバータ用スイッチング素子、６４ｂ インバータ用逆流防止素子、６５ 抵抗器、６６ コンタクタ、７０ 交流電源、１００ 第１の温度センサ、１５０ 圧力センサ、２００ 第２の温度センサ、３００ 第１の制御部、３５０ 演算部、４００ 第２の制御部。DESCRIPTION OF
Smoothing capacitor, 64 inverter circuit, 64a inverter switching element, 64b inverter backflow prevention element, 65 resistor, 66 contactor, 70 AC power supply, 100 first temperature sensor, 150 pressure sensor, 200 second temperature sensor, 300 1st control part, 350 calculating part, 400 2nd control part.
Claims (12)
Translated fromJapanese前記電動機に交流電力を供給するインバータと、
前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒配管から分岐し、前記第１の冷却器と前記冷媒圧縮機との間の冷媒配管に連結されるバイパス冷媒配管と、
前記バイパス冷媒配管に配置された第２の減圧装置と、
前記第２の減圧装置の出口側の前記バイパス冷媒配管に配置され、前記インバータを冷却する第２の冷却器と、
前記第１の減圧装置の開度を調整する第１の制御部と、
前記第２の減圧装置の開度を制御する第２の制御部とを備え、
前記第１の制御部は、前記第１の減圧装置の開度の調整のみにより、前記冷凍サイクルの過熱度を第１の目標値の範囲に制御するものであり、前記第１の減圧装置の開度の調整は、制御量である前記冷凍サイクルの過熱度が前記第１の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である前記第１の減圧装置の開度を上げ、制御量である前記冷凍サイクルの過熱度が前記第１の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である前記第１の減圧装置の開度を下げることにより行われ、
前記第２の制御部は、前記第２の減圧装置の開度の調整により、前記第２の冷却器の冷却温度を第２の目標値の範囲に制御するものである
冷凍サイクル装置。A refrigerant compressor having a compression mechanism section and an electric motor, a condenser, a first decompression device, and a first cooler are connected via a refrigerant pipe, and a refrigeration cycle for circulating the refrigerant inside;
An inverter for supplying AC power to the electric motor;
A bypass refrigerant pipe branched from a refrigerant pipe between the condenser and the first pressure reducing device and connected to a refrigerant pipe between the first cooler and the refrigerant compressor;
A second pressure reducing device disposed in the bypass refrigerant pipe;
A second cooler disposed in the bypass refrigerant pipe on the outlet side of the second decompression device and cooling the inverter;
A first controller that adjusts the opening of the first decompressor;
A second control unit for controlling the opening of the second decompression device,
The first control unit controls the degree of superheat of the refrigeration cycle to a range of a first target valueonly by adjusting the opening of the first pressure reducing device. When the degree of superheat of the refrigeration cycle, which is a control amount, is equal to or higher than the upper limit value of the first target value, the opening degree is adjusted by increasing the opening degree of the first decompression device, which is an operation amount. When the degree of superheat of the refrigeration cycle, which is an amount, is less than or equal to the lower limit value of the first target value, the opening amount of the first decompression device, which is an operation amount, is reduced,
The second control unit is a refrigeration cycle apparatus that controls a cooling temperature of the second cooler within a range of a second target value by adjusting an opening degree of the second decompression device.
前記圧縮機構部が第１の筐体の内部に収容され、
前記電動機が第２の筐体の内部に収容され、
前記第１の筐体と前記第２の筐体とが別体として構成された開放型の冷媒圧縮機であり、
前記冷媒が、燃焼性を有し、地球温暖化係数が低い冷媒である
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。The refrigerant compressor is
The compression mechanism is housed in the first housing;
The electric motor is housed in a second housing;
An open type refrigerant compressor in which the first casing and the second casing are configured separately;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the refrigerant is a refrigerant having combustibility and a low global warming potential.
制御量である前記冷凍サイクルの過熱度が前記第１の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である前記第１の減圧装置の開度を前記第１の減圧装置の開度の下限値として設定し、
制御量である前記冷凍サイクルの過熱度が前記第１の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である前記第１の減圧装置の開度を前記第１の減圧装置の開度の上限値として設定することにより行われる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。The adjustment of the opening of the first pressure reducing device is as follows:
When the degree of superheat of the refrigeration cycle, which is a controlled variable, is equal to or greater than the upper limit value of the first target value, the opening of the first decompressor, which is the manipulated variable, is set to the opening of the first decompressor. Set as the lower limit of
When the degree of superheat of the refrigeration cycle, which is a controlled variable, is less than or equal to the lower limit value of the first target value, the opening of the first decompressor, which is the manipulated variable, is set to the opening of the first decompressor. The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the refrigeration cycle apparatus is performed by setting as an upper limit value.
制御量である前記冷却温度が前記第２の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である前記第２の減圧装置の開度を上げ、
制御量である前記冷却温度が前記第２の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である前記第２の減圧装置の開度を下げることにより行われる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。Adjustment of the opening of the second decompression device is
When the cooling temperature that is a control amount becomes equal to or higher than the upper limit value of the second target value, the opening of the second pressure reducing device that is an operation amount is increased,
6. The method according to claim 1, wherein the control is performed by lowering an opening of the second pressure reducing device, which is an operation amount, when the cooling temperature, which is a control amount, is equal to or lower than a lower limit value of the second target value. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1.
制御量である前記冷却温度が前記第２の目標値の上限値以上となった場合に、操作量である前記第２の減圧装置の開度を前記第２の減圧装置の開度の下限値として設定し、
制御量である前記冷却温度が前記第２の目標値の下限値以下となった場合に、操作量である前記第２の減圧装置の開度を前記第２の減圧装置の開度の上限値として設定することにより行われる
請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。Adjustment of the opening of the second decompression device is
When the cooling temperature, which is a control amount, is equal to or higher than the upper limit value of the second target value, the opening degree of the second pressure reducing device, which is an operation amount, is set to the lower limit value of the opening degree of the second pressure reducing device. Set as
When the cooling temperature, which is a control amount, is equal to or lower than the lower limit value of the second target value, the opening degree of the second decompression device, which is an operation amount, is set to the upper limit value of the opening degree of the second decompression device. The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the refrigeration cycle apparatus is performed by setting as follows.
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