JP2002349976A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発器等での被冷却媒体と冷媒との急激な温
度条件の変化や圧縮機の急激な制御による冷却装置内の
冷媒循環量の増減に対して、安定した運転を可能にし、
優れた冷却能力を発揮し得る冷却装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機１１の出口に、出口から吐出され
る非共沸混合冷媒の出口圧力を検出する出口圧力検出セ
ンサＤを設け、制御装置Ｆに設けられた演算手段によ
り、この出口圧力検出センサＤで検出された出口圧力に
基づいて出口における非共沸混合冷媒の飽和温度を求
め、この飽和温度に所定の補正値を加えた圧縮機出口設
定温度を求めると共に、制御装置Ｆにより、前記圧縮機
出口設定温度に基づいて出口温度検出センサＣで検出さ
れる圧縮機出口温度が圧縮機出口設定温度になるよう
に、第１膨張弁１６を開閉制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非共沸混合冷媒を
用いる冷却装置の技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球を取り巻くオゾン層を保護
し、地球の温暖化を防止するために、従来広く採用され
てきた冷媒、例えば冷媒Ｒ２２の使用が国際的に禁止さ
れ、冷媒Ｒ２２の代替冷媒の開発が急務になっている。
冷媒Ｒ２２の代替冷媒としては、目下のところ冷媒Ｒ４
０７Ｃ、Ｒ４１０Ａが注目されているが、これらは冷媒
Ｒ２２に比較して、単独で使用しても低い成績係数(Ｃ
ＯＰ：蒸発能力／動力)しか得られないため、複数の冷
媒からなる非共沸混合冷媒を用いて成績係数を改善し得
るようにした種々の提案がなされている。

【０００３】非共沸混合冷媒を用いた冷却装置では、熱
交換器に小温度差の流体を対向流で熱交換(対向流熱交
換)させる形態のものを採用することにより、冷却装置
の成績係数が大幅に改善されることが知られている。そ
の一方、蒸発器において、この蒸発器の出口における冷
媒ガスが過度の過熱状態であると、冷媒ガスの影響によ
り蒸発器の伝熱係数が大幅に低下し、小温度差での熱交
換ができなくなってしまうことも知られている。蒸発器
において、これを予防し、上記のような小温度差での対
向流熱交換を実現するためには、蒸発器の出口における
冷媒ガスを適正な過熱度、ひいては適正な湿り状態にす
る必要がある。そのため、具体的には、冷媒同士で熱交
換を行う冷媒熱交換器(過熱器)を採用することが提案さ
れ、またこの冷媒熱交換器の構成を含む冷却装置におい
て、種々の非共沸混合冷媒の流量制御機能を備えた冷却
装置が提案されている。

【０００４】流量制御機能を備えた冷却装置としては、
例えば、特開２０００−２４９４０９に開示されてなる
ものが公知である。この冷却装置は、膨張弁の開度を精
度良く制御することにより、蒸発器に流入する非共沸混
合冷媒の流量を制御し、完全にガス化した適度の過熱温
度の非共沸混合冷媒を圧縮機に流入させる構成になるも
のである。より詳しくは、冷却装置の構成説明図の図７
に示すように、冷媒熱交換器４から蒸発器６に連通する
冷媒熱交換器冷却側出口管路Ｐ3の膨張弁５と蒸発器６
との間に設けた膨張弁出口温度センサ８で、膨張弁５を
経て蒸発器６に流入する冷媒の過熱温度を測定し、気液
分離器７から圧縮機２に連通する気液分離器ガス用出口
管路Ｐ5に冷媒熱交換器４から連通する冷媒熱交換器過
熱側出口管路Ｐ7に設けた冷媒熱交換器出口センサ９
で、冷媒熱交換器４での熱交換によりガス化した冷媒の
過熱温度を測定し、これら過熱温度の温度偏差が所定の
範囲内になるように、膨張弁５の開度を制御する構成に
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧縮機は、
元来圧縮性流体である気体(ガス)を吸込んで圧縮するこ
とを前提としており、非圧縮性流体の液分を多量に流入
(液バック)させると、圧縮機が破損する。一般に、蒸発
器で冷媒液を蒸発させると、気液の非平衡(気体が過熱
蒸気になっていても液滴が存在する状態)が生じ、蒸発
器において、飽和蒸気であっても、実際には多量の液滴
が存在する。そのため、一般的な冷却装置では蒸発器出
口の冷媒ガスを飽和温度よりも５℃前後過熱することに
より、圧縮機に問題のない状態にしている。

【０００６】しかしながら、非共沸混合冷媒を用いた冷
却装置で同じように過熱度を確保すると、被冷却媒体
(冷却水等)との温度差が確保できなくなるため、非共沸
混合冷媒の蒸発開始温度が低下して性能が悪くなる。ま
た、蒸発器の伝熱途中で過熱領域に入ると伝熱性能が悪
くなる。そのため、過熱度が高い状態で運転することが
できず、圧縮機入口の冷媒ガスの過熱度は常に０℃前後
になっている。

【０００７】従って、特開２０００−２４９４０９に開
示されてなる従来例に係る冷却装置の場合、蒸発器出口
の冷媒ガスが少々過熱されたとしても、冷媒ガス中の液
滴の影響により、その温度変化を高精度で測定すること
ができない。結果として、液バックしてもその兆候を的
確に検知できない可能性もある。また、この従来例に係
る冷却装置の場合、通常の運転状態においては、圧縮機
へ液状の冷媒が流入することがなく、また流入するガス
状の冷媒の過熱温度も適正であるため、圧縮機の圧縮能
力が効果的に発揮され、所定量の圧縮冷媒を蒸発器に供
給することができるので、優れた冷却能力を発揮させる
ことができた。

【０００８】一般に、冷却装置では、優れた冷却能力を
発揮させることが重要である。また、広範囲な運転条件
(蒸発器と凝縮器での被冷却媒体と冷媒の温度範囲)と広
い冷却能力範囲(圧縮機の容量制御範囲)において、急激
な温度変化や冷媒の容量変化があっても、自動的に膨張
弁制御が追従し、安定した運転が可能であることが望ま
しい。ところが、急激な温度変化や冷媒の容量変化は、
冷却装置が使用される工場、ビル等の運用形態や被冷却
媒体と冷媒の制御性に大きく依存し、冷却装置の膨張弁
制御等に影響を及ぼし易い。

【０００９】従来例に係る冷却装置においては、圧縮機
の急激な容量変化に対して、気液分離器出口流路に設け
た圧損分液溜まり部内に形成される液状冷媒の液柱の液
面レベルが時間的に遅れて変動する。液面レベルの変動
は、冷媒熱交換器の熱交換能力の増減を招くこととな
る。また、圧縮機の急激な容量変化時は、膨張弁制御の
時間遅れを生じさせ、膨張弁制御による膨張弁の開度が
安定せず、所定量の圧縮冷媒を蒸発器に安定して供給す
ることができなくなり、冷却能力が低下し易い。気液分
離器出口流路に設けた圧損分液溜まり部内に形成される
液状冷媒の液面レベルの変動時間遅れをなくするために
は、液柱を形成する部位(容器もしくは配管)を太くすれ
ばよいが、冷却装置内の冷媒保有量が多くなり、結果的
に高コストになる恐れが生じる。

【００１０】従って、本発明の目的は、高コストになる
恐れがなく、蒸発器等での被冷却媒体と冷媒の急激な温
度条件の変化や圧縮機の急激な制御による冷却装置内の
冷媒循環量の増減に対して、安定した運転を可能にし、
優れた冷却能力を発揮し得る冷却装置を提供することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記実情に鑑み
てなされたものであって、従って上記課題を解決するた
めに、本発明の請求項１に係る冷却装置が採用した手段
は、少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を含む
非共沸混合冷媒用の循環閉流路を備えた冷却装置におい
て、前記圧縮機の出口側に設けられ、この圧縮機の出口
から吐出される非共沸混合冷媒の出口圧力を検出する出
口圧力検出センサと、前記出口圧力に基づいて前記出口
における非共沸混合冷媒の飽和温度を演算し、この飽和
温度に所定の過熱度を加えた閾値温度を演算する演算機
能を有し、前記閾値温度に基づいて前記膨張弁を開閉制
御する制御手段とが設けられてなることを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項２に係る冷却装置が採用し
た手段は、請求項１に記載の冷却装置において、前記制
御手段に、前記圧縮機から吐出される非共沸混合冷媒の
吐出容量に基づいて前記閾値温度を補正する機能を付加
したことを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項３に係る冷却装置が採用し
た手段は、請求項２に記載の冷却装置において、前記制
御手段に、前記蒸発器の温度条件に基づいて前記閾値温
度を補正する機能を付加したことを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項４に係る冷却装置が採用し
た手段は、請求項３に記載の冷却装置において、前記制
御手段に、前記凝縮器の温度条件に基づいて前記閾値温
度を補正する機能を付加したことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態１に係
る冷却装置を、その全体構成説明図の図１を参照しなが
ら説明する。この冷却装置は、複数の冷媒からなる非共
沸混合冷媒を圧縮する圧縮機１１を備えている。また、
圧縮機１１の出口から吐出された非共沸混合冷媒を、凝
縮用熱交換器(以下、凝縮器という。)１２、受液器１
３、エコノマイザ１４、液過冷却器１５、第１膨張弁１
６、蒸発用熱交換器(以下、蒸発器という。)１７を経由
させ、そして後述する気液分離器５３を経て圧縮機１１
に、または気液分離器５３、液過冷却器１５を経て圧縮
機１１の吸込口Ｓに戻す循環閉流路Ｌ1を備えている。
さらに、循環閉流路Ｌ1のエコノマイザ１４と液過冷却
器１５との間から分岐し、第２膨張弁１８を経て、エコ
ノマイザ１４内の循環閉流路Ｌ1とは別の流路を経て圧
縮機１１内のガス圧縮空間部に至る中間流路Ｌ2を備え
ている。

【００１６】前記気液分離器５３は冷媒液と冷媒ガスと
を分離させるもので、この気液分離器５３は、上部に蒸
発器１７の冷媒流出口３６が連通する冷媒ガス空間部５
１を備えると共に、下部に液過冷却器１５の低圧冷媒流
入口２７に連通する冷媒液溜まり部５２を備えている。
さらに、冷媒ガス空間部５１を圧縮機１１の吸込口Ｓに
連通させる吸込冷媒流路５４と、この吸込冷媒流路５４
に液過冷却器１５の低圧冷媒流出口２８を連通させる合
流冷媒流路５５と、吸込冷媒流路５４と合流冷媒流路５
５とを合流させ、気液分離器５３の冷媒ガス空間部５１
から圧縮機１１の吸込口Ｓに向かって流動する冷媒ガス
で、低圧冷媒流出口２８から冷媒ガスを吸引することに
より随伴させて、圧縮機１１の吸込口Ｓに流入させるイ
ンジェクタ５６とが設けられている。なお、前記気液分
離器５３は、前記液過冷却器１５よりも上方位置に配設
されている。

【００１７】前記圧縮機１１は、例えば単段圧縮機であ
っても、また低段、高段圧縮機本体を直列に配設した２
段圧縮機の何れであってもよい。但し、ここでは、その
吐出容量を可変制御し得るものを前提とし、また互いに
噛合する雌雄一対のスクリュロータを有する単段のスク
リュ圧縮機であるとする。また、この圧縮機１１には、
前記スクリュロータに沿って往復動して吐出容量を制御
するスライド弁Ａが設けられており、さらに圧縮機１１
の容量の状態、ひいてはスライド弁Ａの制御位置を検出
する弁位置検出センサＢが設けられている。

【００１８】前記凝縮器１２は、縦型１パス対向流タイ
プの、周知の構成になるプレート式のものである。この
凝縮器１２は、圧縮機１１の出口から吐出された冷媒を
上部に設けた冷媒流入口２１から流入させて上部から下
部に流動させると共に、下部に設けた冷媒流出口２２か
ら流出させる一方、冷却水を下部に設けた冷却水流入口
２３から流入させて下部から上部に流動させさせると共
に、上部に設けた冷却水出口２４から流出させ、冷媒と
冷却水との間で熱交換をさせるように構成されてなるも
のである。

【００１９】前記受液器１３は、横置きタイプのもの
で、凝縮器１２の下方位置に配設されている。そのため
に、凝縮器１２内で凝縮した冷媒液は、この凝縮器１２
内に滞留することなく、直ちに受液器１３内に流下す
る。凝縮器１２内に冷媒液が溜まると、伝熱面積が減少
し、凝縮圧力が上昇するだけでなく、滞留液近くまで流
下してきた冷媒ガスは、低沸点の成分比に変質して液化
温度が低下する。一方、冷却水が下方から流路を介して
滞留液中を上昇する間中加熱されて温度が上昇し、冷却
水と滞留液との温度差が接近するので、熱交換しにくく
なる。また、凝縮器１２内では、冷却水は冷媒との熱交
換により下部から上部に向かうに連れて高温になるため
に、上部側になるほど凝縮しにくくなり、凝縮性能が低
下するという不具合が発生することになる。しかしなが
ら、この実施の形態１に係る冷却装置では、上記のとお
り、凝縮器１２の下方位置に受液器１３が配設されてい
て、冷媒液が凝縮器１２から直ちに受液器１３に流出す
るので、上記のような不具合が生じることがなく、良好
な熱交換が行われる。

【００２０】前記エコノマイザ１４は、高圧冷媒液を第
２膨張弁１８により断熱膨張させることにより温度降下
させた冷媒液と、受液器１３から流入する高圧冷媒液と
の間で熱交換させて、受液器１３から流入する高圧冷媒
液を過冷却するものである。このエコノマイザ１４内で
の熱交換により蒸発した冷媒ガスは、圧縮機１１内のガ
ス圧縮空間部、即ち中間圧力部に吸入される。

【００２１】前記液過冷却器１５は、基本的には縦型１
パス対向流タイプのプレート式のものであり、後述する
蒸発器１７と一体的に形成されている。この液過冷却器
１５では、前記エコノマイザ１４を通過してきた高圧冷
媒液を、上部の高圧冷媒流入口２５から流入させて上部
から下部に流動させると共に、下部の高圧冷媒流出口２
６から流出させる一方、蒸発器１７からの未蒸発分を含
む低圧冷媒を下部の低圧冷媒流入口２７から流入させて
下部から上部に流動させると共に、エコノマイザ１４か
らの高圧冷媒と熱交換させて上部の低圧冷媒流出口２８
から圧縮機１１の吸込口Sに向けてガス状態で流出させ
るようになっている。

【００２２】前記蒸発器１７は、基本的には縦型１パス
対向流タイプのプレート式のものである。そして、液状
態の高圧冷媒を第１膨張弁１６で断熱膨張させて圧力お
よび温度を低下させた冷媒を、液状態で蒸発器１７の下
部の冷媒流入口３５から流入させて下部から上部に流動
させ、上部の冷媒流出口３６から未蒸発分を含む状態で
流出させる一方、被冷却水を上部の被冷却水流入口３７
から流入させて上部から下部に流動させ、冷媒との熱交
換により温度降下させて下部の被冷却水流出口３８から
流出させるようになっている。

【００２３】前記圧縮機１１の出口側には、出口温度検
出センサＣと出口圧力検出センサＤとが設けられてお
り、圧縮機１１の出口から吐出される冷媒ガスの温度と
圧力とを検出するように構成されている。また、これら
各センサＣ，Ｄ、さらに前記弁位置検出センサＢからそ
れぞれの検出信号が入力され、これら各入力信号に基づ
いて、所定の制御量で第１膨張弁１６の開閉を制御する
制御装置(制御手段)Ｆが設けられている。なお、この制
御装置Ｆは、所定のパラメータを記憶する記憶機能、所
定の演算を行う演算機能を備えている。

【００２４】以下、上記構成になる冷却装置の制御の仕
方、つまり第１膨張弁１６の制御の仕方について、第１
膨張弁の開閉制御フロー図の図２を参照しながら説明す
る。先ず、ステップ０において、第１膨張弁の開閉制御
をスタートすると、圧縮機１１から吐出される冷媒ガス
の圧縮機出口圧力Ｐｄが出口圧力検出センサＤによって
検出される。そして、検出された冷媒ガスの圧縮機出口
圧力Ｐｄに基づいて、この圧縮機出口圧力Ｐｄに対する
冷媒ガスの飽和温度の初期値Ｔｄ0が制御装置Ｆにより
導出される。(ステップ１)

【００２５】通常、圧縮機１１から吐出される冷媒ガス
の飽和温度は、冷媒ガスの圧力が定まれば一義的に決定
されるものであるから、ここでは制御装置Ｆの記憶機能
に、予め、圧縮機出口圧力Ｐｄと冷媒ガスの飽和温度の
初期値Ｔｄ0との相関を示す近似演算式が記憶させてあ
る。つまり、近似演算式に基づいて、冷媒ガスの飽和温
度の初期値Ｔｄ0が決定されるようになっている。ただ
し、実際の圧縮機出口温度は、圧縮機１１から吐出され
る冷媒ガス容量等、つまりスライド弁Ａの制御状態によ
って変化する。

【００２６】従って、スライド弁Ａの制御状態に基づい
て適当な過熱度を加味した上、冷媒ガスの飽和温度の初
期値Ｔｄ0から、閾値温度である圧縮機出口設定温度Ｓ
ｖを導出する。この圧縮機出口設定温度Ｓｖは次式によ
って導出される。 Ｓｖ＝Ｔｄ0＋Ｘｎ‥‥‥(１) 上記 (１) 式中のＸｎは補正値である。また、ｎは圧縮
機１１から吐出される冷媒ガス容量等、つまりスライド
弁Ａの制御状態によって決定される値であり、ここで
は、１〜４の何れかであるものとする。具体的には、圧
縮機１１の全吐出容量に対する、弁位置検出センサＢか
らの検出信号を換算して得られる実際に吐出される冷媒
ガスの吐出容量の割合(パーセント)によって決めるもの
で、例えば０以上２０％未満であればｎ＝１とし、２０
％以上５０％未満であればｎ＝２とし、５０％以上７０
％未満であればｎ＝３とし、そして７０％以上１００％
以下であればｎ＝４とするものである。補正値Ｘｎは、
このｎと圧縮機出口圧力Ｐｄの値から制御装置Ｆによっ
て一義的に定められる。つまり、この補正値Ｘｎは、制
御装置Ｆに予め記憶させてある近似演算式や、マトリッ
クス状のデータリストによって定められる。(ステップ
２)

【００２７】ステップ２において定められた補正値Ｘｎ
と、圧縮機から吐出される冷媒ガスの飽和温度の初期値
Ｔｄ0とから、前記(１)式から圧縮機出口設定温度Ｓｖ
を導出する。(ステップ３)

【００２８】この圧縮機出口設定温度Ｓｖと、出口温度
検出センサＣで検出された圧縮機出口温度Ｔｄとの高低
を比較し、温度の高低によって第１膨張弁１６の開閉制
御を行う。より具体的には、Ｔｄ＞ＳｖであってＹｅｓ
の場合には、第１膨張弁１６の開度Ｍｖを増大させる。
また、Ｔｄ＜ＳｖであってＮｏの場合には、第１膨張弁
１６の開度Ｍｖを減少させる。なお、チャタリング防止
のために、求めたＳｖに所定の値ΔＳｖ1、ΔＳｖ2を加
減して、Ｔｄ＞Ｓｖ＋値ΔＳｖ1 であれば第１膨張弁１
６の開度Ｍｖを増大させ、Ｔｄ＜Ｓｖ−ΔＳｖ2であれ
ば第１膨張弁１６の開度Ｍｖを減少させるようにしても
よい。(ステップ４)

【００２９】圧縮機出口温度Ｔｄは、圧縮機１１へ流入
した冷媒液滴が圧縮過程で圧縮冷媒ガスと熱交換するた
めに、流入した冷媒液滴の大小にかかわらず冷媒液滴の
量に比例して変化する。そのため、圧縮機の吸込口の冷
媒ガス中に冷媒液滴が存在していても、圧縮機出口温度
Ｔｄを検出することにより、圧縮機の吸込口における冷
媒ガスの、ひいては蒸発器出口における冷媒ガスの過熱
度の変化が分る。

【００３０】従って、圧縮機吸込口における冷媒ガス
の、ひいては蒸発出口における冷媒ガスが、多少の過熱
ガスと液滴が混在する状態であることとを示す温度、即
ち圧縮機吸込口(蒸発器出口)の冷媒ガスの温度が平均飽
和温度(過熱度０℃前後)であることを理論上示す温度
を、圧縮機出口温度で以って圧縮機出口設定温度Ｓｖと
して算定する。つまり、圧縮機出口温度Ｔｄが圧縮機出
口設定温度Ｓｖとなるように制御するということは、蒸
発器出口の冷媒ガスの温度を安定して飽和温度前後(過
熱度０℃前後)に制御できることを意味するものであ
る。

【００３１】また、圧縮機１１の吐出容量と圧縮機出口
温度Ｔｄに基づく補正値を前記圧縮機出口設定温度Ｓｖ
に加味している。特に、圧縮機の吐出容量に基づいて決
定される補正値を、この圧縮機出口設定温度Ｓｖの導出
に適用していることから、圧縮機の急激な吐出容量制御
による冷却装置内の冷媒循環量の増減に対しても、安定
した運転が可能になり、優れた冷却能力を発揮させるこ
とが可能になる。

【００３２】本発明の実施の形態２に係る冷却装置を、
その全体構成説明図の図３を参照しながら、図１で説明
した上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付し
て、その相違する点について説明する。この実施の形態
２に係る冷却装置は、図１に示した構成に加えて、蒸発
器１７の下部に設けられた被冷却水流出口３８の近傍
に、流出する被冷却水の温度を検出する被冷却水温度検
出センサＥが設けられている。そして、この被冷却水温
度検出センサＥからの検出信号は、他の各センサＢ、
Ｃ、Ｄと同様に、制御装置Ｆに入力されるように構成さ
れている。

【００３３】以下、上記構成になる冷却装置の制御の仕
方を、第１膨張弁の開閉制御フロー図の図４を参照しな
がら説明する。この図４は、図２との比較において良く
理解されるように、図２のステップ２と３との間にステ
ップ２′が付加されている。つまり、圧縮機出口設定温
度Ｓｖは、下記(２)式によって導出される。 Ｓｖ＝Ｔｄ0＋Ｘｎ＋Ｙｎ‥‥‥(２) 上記(２)式中のＹｎは、前記Ｘｎと同じく補正値であ
る。前記補正値Ｘｎは圧縮機１１の冷媒ガスの吐出容量
に対応する数値ｎと圧縮機出口圧力Ｐｄとの値から制御
装置Ｆにより一義的に定められたものであったが、この
補正値Ｙｎもまたｎと被冷却水温度検出センサＥで検出
される被冷却水温度Ｔｅから制御装置Ｆにより一義的に
定められるものである。従って、この補正値Ｙｎも補正
値Ｘｎと同様に、予め制御装置Ｆに記憶された近似演算
式や、マトリックス状のデータリストによって定められ
る。(ステップ２′)

【００３４】このようにして定められた補正値Ｘｎ、Ｙ
ｎと、圧縮機から吐出される冷媒ガスの飽和温度の初期
値Ｔｄ0とから、前記(２)式から圧縮機出口設定温度Ｓ
ｖを導出 (ステップ３) し、以下実施の形態１と同様の
フローに従って第１膨張弁が開閉制御される。

【００３５】このように、圧縮機１１の冷媒ガスの吐出
容量と圧縮機出口圧力Ｐｄに基づく補正値Ｘｎに加え、
圧縮機１１の冷媒ガスの吐出容量と被冷却水温度検出セ
ンサＥで検出される被冷却水出口温度Ｔｅに基づく補正
値Ｙｎを前記圧縮機出口設定温度Ｓｖに加味させてい
る。特に、被冷却水出口温度Ｔｅ、蒸発器１７の温度条
件に基づいて決定される補正値を、この圧縮機出口設定
温度Ｓｖの導出に適用していることから、蒸発器１７等
での被冷却媒体と冷却媒体の急激な温度条件の変化に対
しても、安定した運転が可能になり、優れた冷却能力を
発揮させることが可能になる。

【００３６】本発明の実施の形態３に係る冷却装置を、
その全体構成説明図の図５を参照しながら、図１で説明
した上記実施の形態１と同一のものに同一符号を付し
て、その相違する点について説明する。この実施の形態
３に係る冷却装置は、図１に示した構成に加えて、凝縮
器１２の下部に設けられた冷却水流入口２３の近傍に、
この冷却水流入口２３に流入する冷却水の温度を検出す
る冷却水温度検出センサＧが設けられ、さらに凝縮器１
２の上部に設けられた冷媒流入口２１の近傍に、この冷
媒流入口２１に流入する冷媒の圧力を検出する凝縮器圧
力検出センサＨが設けられている。そして、これら冷却
水温度検出センサＧ、凝縮器圧力検出センサＨからの検
出信号は、他の各センサＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅと同様に、制御
装置Ｆに入力されるように構成されている。

【００３７】以下、上記構成になる冷却装置の制御の仕
方を、第１膨張弁の制御フロー図の図６を参照しながら
説明する。この図６は、図４との比較において良く理解
されるように、図４のステップ２′と３との間にステッ
プ２″が付加されている。つまり、圧縮機出口設定温度
Ｓｖは、下記(３)式によって導出される。 Ｓｖ＝Ｔｄ0＋Ｘｎ＋Ｙｎ＋Ｚｎ‥‥‥(３) 上記(３)式中のＺｎは、前記Ｘｎ、およびＹｎと同じく
補正値である。前記補正値Ｘｎは圧縮機１１の冷媒ガス
の吐出容量に対応する数値ｎと圧縮機出口圧力Ｐｄとの
値から制御装置Ｆにより一義的に定められたものであ
り、また前記補正値Ｙｎもｎと被冷却水温度検出センサ
Ｅで検出される被冷却水出口温度Ｔｅから一義的に定め
られたものであったが、この補正値Ｚｎもまたｎと冷却
水温度検出センサＧ検出される冷却水入口温度Ｔｃから
制御装置Ｆにより一義的に定められるものである。

【００３８】従って、この補正値Ｚｎも、補正値Ｘｎや
補正値Ｙｎと同様に、予め制御装置Ｆに記憶された近似
演算式や、マトリックス状のデータリストによって定め
られるものである。(ステップ２″)ここで、補正値Ｚｎ
は、上記のとおり、ｎと冷却水温度検出センサＧ検出さ
れる冷却水入口温度Ｔｃから制御装置Ｆにより定められ
るものであるが、図５に示す出口圧力検出センサＤ(実
機では、この出口圧力検出センサＤで検出された値を補
正値として使用している。)や凝縮器圧力検出センサＨ
でも同様に補正値を定めることができる。

【００３９】このようにして定められた補正値Ｘｎ、Ｙ
ｎ、Ｚｎと、圧縮機１１から吐出される冷媒ガスの飽和
温度の初期値Ｔｄ0とから、前記(３)式から圧縮機出口
設定温度Ｓｖを導出 (ステップ３) し、以下実施の形態
１と同様のフローに従って第１膨張弁１６が開閉制御さ
れる。

【００４０】このように、圧縮機１１の冷媒ガスの吐出
容量と圧縮機出口圧力Ｐｄに基づく補正値Ｘｎ、圧縮機
１１の冷媒ガスの吐出容量と被冷却水温度検出センサＥ
で検出される被冷却水出口温度Ｔｅに基づく補正値Ｙｎ
に加えて、圧縮機１１の冷媒ガスの吐出容量と冷却水温
度検出センサＧで検出される冷却水入口温度Ｔｃに基づ
く補正値Ｚｎを前記圧縮機出口設定温度Ｓｖに加味させ
ている。特に、冷却水入口温度Ｔｃ、凝縮器１２の温度
条件に基づいて決定される補正値を、この圧縮機出口設
定温度Ｓｖの導出に適用していることから、凝縮器１２
等での急激な温度条件の変化に対しても、安定した運転
が可能になり、優れた冷却能力を発揮させることが可能
になる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
に係る冷却装置によれば、出口圧力検出センサにより圧
縮機の出口から吐出される非共沸混合冷媒の出口圧力が
検出され、この出口圧力に基づいて出口における非共沸
混合冷媒の飽和温度が求められる。そして、この飽和温
度に所定の過熱度を加えた閾値温度が求められ、制御手
段により、この閾値温度に基づいて膨張弁の開閉が制御
されるため、非共沸混合冷媒の蒸発器の出口温度を過熱
度０℃前後の飽和温度前後の温度に制御することができ
る。

【００４２】本発明の請求項２に係る冷却装置によれ
ば、請求項１に係る冷却装置の効果に加えて、非共沸混
合冷媒の吐出容量に基づいて前記閾値温度が補正される
ため、圧縮機の急激な非共沸混合冷媒容量制御による冷
却装置内における非共沸混合冷媒の循環量の増減に対し
ても、安定した運転が可能であり、優れた冷却能力を発
揮させることができる。

【００４３】本発明の請求項３に係る冷却装置によれ
ば、請求項２に係る冷却装置の効果に加えて、蒸発器の
温度条件に基づいて閾値温度が補正されるため、蒸発器
での非共沸混合冷媒と被冷却媒体との急激な温度条件の
変化に対しても、安定した運転が可能であり、優れた冷
却能力を発揮させることができる。

【００４４】本発明の請求項４に係る冷却装置によれ
ば、請求項３に係る冷却装置の効果に加えて、凝縮器の
温度条件に基づいて閾値温度が補正されるため、凝縮器
での非共沸混合冷媒と冷却媒体との急激な温度条件の変
化に対しても、安定した運転が可能になり、優れた冷却
能力を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る冷却装置の全体構
成説明図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係り、第１膨張弁の開
閉制御フロー図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係る冷却装置の全体構
成説明図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係り、第１膨張弁の開
閉制御フロー図である。

【図５】本発明の実施の形態３に係る冷却装置の全体構
成説明図である。

【図６】本発明の実施の形態３に係り、第１膨張弁の開
閉制御フロー図である。

【図７】従来例に係る冷却装置の構成説明図である。

【符号の説明】

１１…圧縮機、１２…凝縮器、１３…受液器、１４…エ
コノマイザ、１５…液過冷却器、１６…第１膨張弁、１
７…蒸発器、１８…第２膨張弁 ２１…冷媒流入口、２２…冷媒流出口、２３…冷却水流
入口、２４…冷却水流出口、２５…高圧冷媒流入口、２
６…高圧冷媒流出口、２７…低圧冷媒流入口、２８…低
圧冷媒流出口 ３５…冷媒流入口、３６…冷媒流出口、３７…被被冷却
水流入口、３８…被冷却水流出口 ５１…冷媒ガス空間部、５２…冷媒液溜まり部、５３…
気液分離器、５４…吸込冷媒流路、５５…合流冷媒流
路、５６…インジェクタ Ａ…スライド弁、Ｂ…弁位置検出センサ、Ｃ…出口温度
検出センサ、Ｄ…出口圧力検出センサ、Ｅ…被冷却水温
度検出センサ、Ｆ…制御装置、Ｇ…冷却水温度検出セン
サ、Ｈ…凝縮器圧力検出センサ、Ｌ1…循環閉流路、Ｌ2
…中間流路、Ｓ…吸込口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 実 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製綱所西神総合研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸
   発器を含む非共沸混合冷媒用の循環閉流路を備えた冷却
   装置において、前記圧縮機の出口側に設けられ、この圧
   縮機の出口から吐出される非共沸混合冷媒の出口圧力を
   検出する出口圧力検出センサと、前記出口圧力に基づい
   て前記出口における非共沸混合冷媒の飽和温度を演算
   し、この飽和温度に所定の過熱度を加えた閾値温度を演
   算する演算機能を有し、前記閾値温度に基づいて前記膨
   張弁を開閉制御する制御手段とが設けられてなることを
   特徴とする冷却装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段に、前記圧縮機から吐出さ
   れる非共沸混合冷媒の吐出容量に基づいて前記閾値温度
   を補正する機能を付加したことを特徴とする請求項１に
   記載の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段に、前記蒸発器の温度条件
   に基づいて前記閾値温度を補正する機能を付加したこと
   を特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段に、前記凝縮器の温度条件
   に基づいて前記閾値温度を補正する機能を付加したこと
   を特徴とする請求項３に記載の冷却装置。