(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１）および凝縮器（２）を具備した室外ユニット（Ｘ）と、膨張弁（３）および蒸発器（４）を具備した室内ユニット（Ｙ）とからなる冷凍装置であって、前記膨張弁（３）が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの前記凝縮器（２）における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機（１）および凝縮器（２）を具備した室外ユニット（Ｘ）と、膨張弁（３）および蒸発器（４）を具備した室内ユニット（Ｙ）とからなり、該室内ユニット（Ｙ）より下方位置に前記室外ユニット（Ｘ）を設置してなる冷凍装置であって、前記膨張弁（３）の出口側に温度検出手段（１１）を設けるとともに、前記温度検出手段（１１）により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの前記凝縮器（２）における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設したことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、セパレート型の冷凍装置に関し、さらに詳しくはセパレート型の冷凍装置における最適凝縮圧力制御に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
圧縮機および凝縮器を具備した室外ユニットと、膨張弁および蒸発器を具備した室内ユニットとからなるセパレート型の冷凍装置は、従来から良く知られていた。
【０００４】
上記のような構成の冷凍装置に場合、一般に外気温度によって凝縮圧力が大きく変化する。特に、冬季に外気温度が低くなると、凝縮圧力が著しく低下する。その結果、ある限界を超えて凝縮圧力が低下すると、膨張弁前後の圧力差が不足し、蒸発器への冷媒供給量が不足することとなり、冷却不良を起こすことがある。このような現象の対策としては、凝縮圧力や外気温度により凝縮器へ供給される室外ファンの風量を減少させたり、凝縮圧力調整弁を使うことにより凝縮圧力を上昇させる方法が採用されていた。
【０００５】
ところで、室内ユニット側に膨張弁を持つセパレート型の冷凍装置で冷房運転を行う場合、室外ユニットより室内ユニットが上方に設置されていると、冷媒の位置ヘッド差により膨張弁の手前における冷媒圧力が低下するため、その圧力低下分を予め見込んで、凝縮圧力を制御するのが一般的である。
【０００６】
従来の冷凍装置においては、室内ユニットが室外ユニットより上方に設置されることがあることを前提として、前記圧力低下分を見込んで凝縮圧力を制御することとされていた。つまり、室内ユニットが室外ユニットより相当高い位置に設置される場合であっても、膨張弁の前後で所定の圧力差が確保できるように、凝縮圧力の制御（例えば、凝縮圧力＝１２ｋｇ／ｃｍ2での制御）が行われることとなっていたのである。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、室内ユニットは、室外ユニットより上方に設置されるとは限らず、同等の高さあるいは下方に設置される場合も多い。例えば、ビルに設置する場合には、屋上に室外ユニットが設置される場合が殆どであり、室外ユニットより下方に室内ユニットが位置することとなる。このような設置状態においては、凝縮圧力を高くしなくとも、膨張弁の前後に十分な圧力差を確保できる。にも拘わらず、前述したように、実際の冷凍装置においては、室内ユニットが室外ユニットより上方に設置される場合があることを想定して必要以上に高い凝縮圧力に制御することとなっているため、ＣＯＰの悪化を招いてしまうという不具合が生ずる。例えば、膨張弁前の液冷媒の比重を１．２ｋｇ／ｌとすると、室内ユニットを室外ユニットに対して下方２０ｍに設置した場合、上方２０ｍに設置した場合に比べて凝縮圧力を４．８ｋｇ／ｃｍ2低く制御することが可能である。
【０００８】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、室外ユニットと室内ユニットとの位置関係に対応して凝縮圧力の目標値を設定できるようにすることにより、最適凝縮圧力制御を可能ならしめることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明では、上記課題を解決するための手段として、圧縮機１および凝縮器２を具備した室外ユニットＸと、膨張弁３および蒸発器４を具備した室内ユニットＹとからなる冷凍装置において、前記膨張弁３が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの前記凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設している。
【００１０】
上記のように構成したことにより、膨張弁３が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットＸと室内ユニットＹとの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。
【００１１】
請求項２の発明では、上記課題を解決するための手段として、圧縮機１および凝縮器２を具備した室外ユニットＸと、膨張弁３および蒸発器４を具備した室内ユニットＹとからなり、該室内ユニットＹより下方位置に前記室外ユニットＸを設置してなる冷凍装置において、前記膨張弁３の出口側に温度検出手段１１を設けるとともに、前記温度検出手段１１により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの前記凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設している。
【００１２】
上記のように構成したことにより、膨張弁３の出口側に設けられた温度検出手段１１により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットＸより室内ユニットＹが高い位置に設置されているときの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。
【発明の実施の形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１４】
第１の実施の形態
図１ないし図３には、本願発明の第１の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図が示されている。図１は室内ユニットＹが室外ユニットＸより高位（高低差Ｈ＝２０ｍ）に設置された場合を示し、図２は室内ユニットＹと室外ユニットＸとが略同等の高さ（高低差Ｈ≒０ｍ）に設置された場合を示し、図３は室内ユニットＹが室外ユニットＸより低位（高低差Ｈ＝−１０ｍ）に設置された場合を示している。
【００１５】
このセパレート型冷凍装置は、図１ないし図３に示すように、圧縮機１および室外ファン５を併設した空冷の凝縮器２を具備した室外ユニットＸと、膨張弁３および蒸発器４を具備した室内ユニットＹとを連絡用配管７，８で連絡してなる冷凍サイクルＡを備えて構成されている。符号６は室内ファン、９は高圧圧力センサー、１０は低圧圧力センサー、１１，１２は温度検出手段として作用するサーミスタである。
【００１６】
前記冷凍サイクルＡには、前記圧力センサー９，１０およびサーミスタ１１，１２からの検出信号が入力され、前記圧縮機１、前記膨張弁３、前記室外ファン５および前記室内ファン６に制御信号を出力するコントローラ１３が付設されている。
【００１７】
本実施の形態においては、前記コントローラ１３は、圧力センサー９，１０およびサーミスタ１１，１２からの検出信号に基づいて各種演算処理を行い、前記圧縮機１、前記膨張弁３、前記室外ファン５および前記室内ファン６に制御信号を出力して最適な運転状態が得られるように作用することとなっている。また、このコントローラ１３は、膨張弁３が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器２における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値となるように自動設定する凝縮圧力設定手段としての機能を有している。
【００１８】
本実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
ステップＳ１において冷凍装置の運転が開始されたと判定されると、ステップＳ２において凝縮器２における凝縮圧力の目標値Ｔｃｓが初期値Ａ0に設定される。ステップＳ３においてはＴｃｓ＝Ａ0となるように、室外ファン５の回転数制御が行われ、ステップＳ４においてはサーミスタ１１，１２により検出される温度Ｔ1，Ｔ2がコントローラ１３に入力され、ステップＳ５においてこれらの温度差Ｔ2−Ｔ1＞ΔＴｓ＝過熱度となるように膨張弁３の開度制御が行われる。そして、ステップＳ６において膨張弁３の開度が全開となっているか否かの判定がなされ、ここで否定判定されている間（換言すれば、膨張弁３の開度が全開となっていないと判定されている間）は、ステップＳ７において前記初期値Ａ0→Ａ0＋１に変更してステップＳ３に戻り、以下の制御が繰り返されるが、ステップＳ６において肯定判定された場合には、ステップＳ８においてＴｃｓ＝Ａ0に決定される。つまり、この設置条件のもとでは、凝縮圧力の目標値ＴｃｓはＡ0となるのである。
【００２０】
上記したように、本実施の形態においては、膨張弁３が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器２における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットＸと室内ユニットＹとの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。
【００２１】
第２の実施の形態
図５には、本願発明の第２の実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御の内容を示すフローチャートが示されている。
【００２２】
この場合、コントローラ１３は、サーミスタ１１により検出された冷媒温度が設定値（例えば、飽和状態にある冷媒温度）より低くなったことが検知されたときの凝縮器２における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段としての機能を有している。
【００２３】
本実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
ステップＳ１において冷凍装置の運転が開始されたと判定されると、ステップＳ２において凝縮器２における凝縮圧力の目標値Ｔｃｓが初期値Ａ0に設定される。ステップＳ３においてはＴｃｓ＝Ａ0となるように、室外ファン５の回転数制御が行われ、ステップＳ４においてはサーミスタ１１，１２により検出される温度Ｔ1，Ｔ2がコントローラ１３に入力され、ステップＳ５においてこれらの温度差Ｔ2−Ｔ1＞ΔＴｓ＝過熱度となるように膨張弁３の開度制御が行われる。そして、ステップＳ６においてサーミスタ１１の検出温度Ｔ1と設定値Ｔｓ（例えば、飽和状態にある冷媒温度）との比較がなされ、ここでＴ1≧Ｔｓと判定されている間（換言すれば、蒸発器４に冷媒が到達していないと判定されている間）は、ステップＳ７において前記初期値Ａ0→Ａ0＋１に変更してステップＳ３に戻り、以下の制御が繰り返されるが、ステップＳ６において肯定判定された場合（即ち、蒸発器４に冷媒が到達していると判定された場合）には、ステップＳ８においてＴｃｓ＝Ａ0に決定される。つまり、この設置条件のもとでは、凝縮圧力の目標値ＴｃｓはＡ0となるのである。
【００２５】
上記したように、本実施の形態においては、凝縮圧力設定運転中において膨張弁３の出口側（換言すれば、蒸発器４の入口側）に設けられたサーミスタ１１により検出された冷媒温度が設定値（例えば、飽和状態にある冷媒温度）より低くなったことが検知されたときの凝縮器２における凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値として設定されることとなり、室外ユニットＸより室内ユニットＹが高い位置に設置されているときの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができる。なお、この場合、室外ユニットＸより低い位置に室内ユニットＹが設置されている場合には、その位置関係を判別することはできないが、冷媒は、重力により蒸発器４へ速やかに到達することとなるので、凝縮圧力を上げる必要がないところから、問題とはならない。
【００２６】
その他の構成は、第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２７】
上記各実施の形態においては、凝縮器として室外ファンを併設した空冷凝縮器を用いて、凝縮圧力制御を室外ファンの回転数制御により行うようにしているが、空冷以外の凝縮器を採用することも可能であり、その場合の凝縮圧力制御は、他の方法とすることもできる。
【００２８】
また、上記各実施の形態においては、凝縮圧力が凝縮圧力制御における目標値となるように設定するようにしているが、凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１の発明によれば、圧縮機１および凝縮器２を具備した室外ユニットＸと、膨張弁３および蒸発器４を具備した室内ユニットＹとからなる冷凍装置において、前記膨張弁３が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの前記凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設して、膨張弁３が全開状態で制御不能となっている運転状態となったときの凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されるようにしたので、室外ユニットＸと室内ユニットＹとの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができるという効果がある。
【００３０】
請求項２の発明によれば、圧縮機１および凝縮器２を具備した室外ユニットＸと、膨張弁３および蒸発器４を具備した室内ユニットＹとからなり、該室内ユニットＹより下方位置に前記室外ユニットＸを設置してなる冷凍装置において、前記膨張弁３の出口側に温度検出手段１１を設けるとともに、前記温度検出手段１１により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの前記凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値となるように設定する凝縮圧力設定手段を付設して、膨張弁３の出口側に設けられた温度検出手段１１により検出された冷媒温度が設定値より低くなったことが検知されたときの凝縮器２における凝縮圧力に基づいた値が凝縮圧力制御における目標値として設定されるようにしたので、室外ユニットＸより室内ユニットＹが高い位置に設置されているときの高低差に対応した最適凝縮圧力制御を自動的に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  本願発明の第１の実施の形態にかかる冷凍装置の一例を示すブロック回路図である。
【図２】  本願発明の第１の実施の形態にかかる冷凍装置の他の一例を示すブロック回路図である。
【図３】  本願発明の第１の実施の形態にかかる冷凍装置のもう一つの他の例を示すブロック回路図である。
【図４】  本願発明の第１の実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】  本願発明の第２の実施の形態にかかる冷凍装置における凝縮圧力設定制御の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張弁、４は蒸発器、１１は温度検出手段（サーミスタ）、１３はコントローラ、Ｘは室外ユニット、Ｙは室内ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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