JP2004286328A

JP2004286328A - Refrigerant cycle device

Info

Publication number: JP2004286328A
Application number: JP2003080044A
Authority: JP
Inventors: Haruhisa Yamazaki; 晴久山崎; Masaji Yamanaka; 正司山中; Kazuaki Fujiwara; 一昭藤原; Tsunehisa Yumoto; 恒久湯本; Shigeya Ishigaki; 茂弥石垣; Kenzo Matsumoto; 兼三松本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerant cycle device capable of avoiding the occurrence of the abnormal rise of high-pressure side pressure while reducing power consumption and production cost. <P>SOLUTION: A restriction mechanism as a restriction means comprises a first capillary tube 158 and a second capillary tube 159 connected to the first capillary tube 158 parallel with each other and having a flow resistance smaller than that of the first capillary tube 158. The mechanism also comprises valve devices 162 and 163 connected to a micro computer and controlling refrigerant circulation into the first and second capillary tubes 158 and 159. When a chamber temperature detected by a chamber temperature sensor 91 connected to a control device 90 exceeds a specified value, the refrigerant is allowed to flow in the second capillary tube 159 to increase the rotational speed of a compressor 10. When the chamber temperature lowers to a set value or below, the refrigerant is allowed to flow in the first capillary tube 158 to lower the rotational speed of the compressor 10. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサ、ガスクーラ、絞り手段及び蒸発器を順次接続して冷媒回路が構成された冷媒サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種冷媒サイクル装置は、ロータリコンプレッサ（コンプレッサ）、ガスクーラ、絞り手段（膨張弁等）及び蒸発器等を順次環状に配管接続して冷媒サイクル（冷媒回路）が構成されている。そして、ロータリコンプレッサの回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経てガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮するものであった。
【０００３】
ここで、近年では地球環境問題に対処するため、この種の冷媒サイクルにおいても、従来のフロンを用いずに自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として用いた装置が開発されて来ている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平７−１８６０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
係る二酸化炭素を使用した冷媒サイクル装置では、高圧側が超臨界となるため高圧側の圧力は外気温によらず１２ＭＰａ程度まで上昇し、機器の設計圧を超えてしまい、最悪、機器の損傷を引き起こす恐れがあった。そのため、絞り手段に電動、又は、機械式膨張弁を使用して弁の開度調整を行うなどして、高圧側の圧力上昇を抑えて起動する必要があった。
【０００６】
しかしながら、絞り手段に電動、又は、機械式膨張弁を使用して弁開度調整を行った場合、生産コストが高騰すると云う問題があった。
【０００７】
一方、絞り手段に安価なキャピラリチューブを使用した場合には、上記のような高圧側圧力の異常上昇に加えて、蒸発器における冷媒の蒸発温度を下げるには、コンプレッサの回転数を上昇させる必要があり、消費電力が増大するという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、消費電力及び生産コストの低減を図りながら、高圧側圧力の異常上昇の発生を未然に回避することができる冷媒サイクル装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の冷媒サイクル装置では、絞り手段を複数のキャピラリチューブから構成すると共に、各キャピラリチューブへの冷媒流通及びコンプレッサの回転数を制御する制御装置を備え、当該制御装置にて冷媒流通を制御することで絞り手段の流路抵抗を変更可能とし、制御装置は、実質的に蒸発器により冷却される被冷却空間の温度を検出するセンサの出力に基づき、当該センサが検出する温度が所定値以上では絞り手段の流路抵抗を小さくして、コンプレッサの回転数を上昇させると共に、設定値より低下すると絞り手段の流路抵抗を大きくして、コンプレッサの回転数を下げるので、例えば請求項２や請求項３のように、絞り手段を、第１のキャピラリチューブと、この第１のキャピラリチューブに並列接続され、当該第１のキャピラリチューブよりも流路抵抗の小なる第２のキャピラリチューブとから構成し、各キャピラリチューブへの冷媒流通を制御する弁装置を設け、制御装置は、弁装置をセンサが検出する温度が所定値以上では第２のキャピラリチューブに冷媒を流し、設定値より低下すると第１のキャピラリチューブに冷媒を流すように制御するようにすれば、センサにて検出される温度に基づいて、流路抵抗を変更することができるようになる。
【００１０】
特に、請求項３では第２のキャピラリチューブへの冷媒流通を制御する弁装置を設けるだけで流路抵抗を変更することができるので、生産コストを抑制することができるようになる。
【００１１】
請求項４の発明の冷媒サイクル装置では上記各発明に加えて、冷媒として二酸化炭素を使用するので、環境問題にも寄与することができるようになる。
【００１２】
特に、コンプレッサを駆動要素にて駆動される第１及び第２の圧縮要素を備え、冷媒回路の低圧側から第１の圧縮要素に冷媒を吸い込んで圧縮し、当該第１の圧縮要素から吐出された中間圧の冷媒を第２の圧縮要素に吸い込み、圧縮してガスクーラに吐出するものとした場合には、高圧側圧力の異常上昇を効果的に解消することができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用する冷媒サイクル装置１１０の冷媒回路図である。本実施例の冷媒サイクル装置１１０は例えば店舗に設置されるショーケースである。冷媒サイクル装置１１０はコンデンシングユニット１００と冷却機器本体となる冷蔵機器本体１０５とから構成される。従って、冷蔵機器本体１０５はショーケースの本体である。
【００１４】
前記コンデンシングユニット１００はコンプレッサ１０、ガスクーラ（凝縮器）４０、絞り手段としての後述する絞り機構１２０を備えて構成され、後述する冷蔵機器本体１０５の蒸発器９２と配管接続されてコンプレッサ１０、ガスクーラ４０、絞り機構１２０が蒸発器９２と共に所定の冷媒回路を構成する。
【００１５】
即ち、コンプレッサ１０の冷媒吐出管２４はガスクーラ４０の入口に接続されている。ここで、実施例のコンプレッサ１０は二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ１０は図示しない密閉容器内に設けられた駆動要素としての電動要素とこの電動要素により駆動される第１の回転圧縮要素（第１の圧縮要素）及び第２の回転圧縮要素（第２の圧縮要素）にて構成されている。尚、コンプレッサ１０の電動要素は直巻き式のＤＣモータであり、インバータにより回転数及びトルク制御が行われる。
【００１６】
図中２０はコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素（１段目）で圧縮され、密閉容器内に吐出された冷媒を一旦、外部に吐出させて、第２の回転圧縮要素（２段目）に導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２０の一端は図示しない第２の回転圧縮要素のシリンダと連通する。冷媒導入管２０は後述する如くガスクーラ４０に設けられた中間冷却回路３５を経て、他端は密閉容器内に連通する。
【００１７】
図中２２はコンプレッサ１０の図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダ内に冷媒を導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２２の一端は図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダと連通している。この冷媒導入管２２はストレーナ５６の一端に接続されている。このストレーナ５６は冷媒回路内を循環する冷媒ガスに混入した塵埃や切削屑などの異物を確保して濾過するためのものであり、ストレーナ５６の他端側に形成された開口部とこの開口部からストレーナ５６の一端側に向けて細くなる略円錐形状を呈した図示しないフィルターを備えて構成されている。このフィルターの開口部はストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８に密着した状態で装着されている。
【００１８】
また、前記冷媒吐出管２４は、前記第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をガスクーラ４０に吐出させるための冷媒配管である。
【００１９】
前記ガスクーラ４０には外気温度を検出するための外気温度センサ７４が設けられており、この外気温度センサ７４はコンデンシングユニット１００の制御手段としての後述する制御装置としてのマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２０】
ガスクーラ４０を出た冷媒配管２６は内部熱交換器５０を通過する。この内部熱交換器５０はガスクーラ４０から出た第２の回転圧縮要素からの高圧側の冷媒と冷蔵機器本体１０５に設けられた蒸発器９２から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。
【００２１】
そして、内部熱交換器５０を通過した高圧側の冷媒配管２６は、前述同様のストレーナ５４を経て前述した絞り機構１２０に至る。ここで、絞り機構１２０は複数のキャピラリーチューブにて構成され、各キャピラリチューブへの冷媒流通を制御することで、絞り機構１２０への流路抵抗を変更可能としている。即ち、実施例の絞り機構１２０は図２に示すように第１のキャピラリチューブ１５８と、この第１のキャピラリチューブ１５８に並列接続され、第１のキャピラリチューブ１５８よりも流路抵抗の小なる第２のキャピラリチューブ１５９とから構成されている。第１のキャピラリチューブ１５８の設けられた冷媒配管１６０には、第１のキャピラリチューブ１５８への冷媒流通を制御する弁装置１６２が設けられており、この弁装置１６２はコンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２２】
同様に、第２のキャピラリチューブ１５９の設けられた冷媒配管１６１には、第２のキャピラリチューブ１５９への冷媒流通を制御する弁装置１６３が設けられており、この弁装置１６３はコンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２３】
そして、マイクロコンピュータ８０は弁装置１６２及び弁装置１６３の開閉を後述する冷蔵機器本体１０５の制御装置９０からの所定の信号に基づいて制御している。
【００２４】
また、冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の一端は図示しないスエッジロック継ぎ手にてコンデンシングユニット１００の冷媒配管２６に着脱可能に接続されている。
【００２５】
一方、前記ストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８は、前記内部熱交換器５０を経て冷蔵機器本体１０５の冷媒配管２８の他端に取り付けられた前述同様の図示しないスエッジロック継ぎ手にて着脱可能に接続されている。
【００２６】
前記冷媒吐出管２４にはコンプレッサ１０から吐出される冷媒ガスの温度を検出するための吐出温度センサ７０及び冷媒ガスの圧力を検出するための高圧スイッチ７２が設けられており、これらはマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２７】
また、絞り機構１２０から出た冷媒配管２６には、絞り機構１２０から出た冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサ７６が設けられており、これも前記マイクロコンピュータ８０に接続されている。また、冷蔵機器本体１０５のスエッジロック継ぎ手に接続された冷媒配管２８の内部熱交換器５０の入口側には、冷蔵機器本体１０５の蒸発器９２を出た冷媒の温度を検出するための戻り温度センサ７８が設けられており、当該戻り温度センサ７８もマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２８】
尚、４０Ｆはガスクーラ４０に通風して空冷するためのファンであり、９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の図示しないダクト内に設けられた蒸発器９２と熱交換した冷気を、冷蔵機器本体１０５の庫内に循環するためのファンである。また、６５はコンプレッサ１０の前述した電動要素の通電電流を検出し、運転を制御するための電流センサである。ファン４０Ｆと電流センサ６５はコンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０に接続され、ファン９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の後述する制御装置９０に接続される。
【００２９】
ここで、前述したマイクロコンピュータ８０はコンデンシングユニット１００の制御を司る制御装置であり、マイクロコンピュータ８０の入力には前記吐出温度センサ７０、高圧スイッチ７２、外気温度センサ７４、冷媒温度センサ７６、戻り温度センサ７８、電流センサ６５及び冷蔵機器本体１０５の制御装置９０からの信号が接続されている。そして、これらの入力に基づいて、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が−２℃乃至＋５℃の範囲内となるように、出力に接続されたコンプレッサ１０やファン４０Ｆが制御される。更に、マイクロコンピュータ８０は冷蔵機器本体１０５の制御装置９０からの所定の通信信号に基づき前記弁装置１５８及び弁装置１５９の開閉を制御している。また、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を前記吐出温度センサ７０、高圧スイッチ７２、外気温度センサ７４、冷媒温度センサ７６、戻り温度センサ７８、電流センサ６５からの入力に加えて、制御装置９０からの上記信号に基づいて制御している。
【００３０】
冷蔵機器本体１０５の前記制御装置９０には、蒸発器９２により冷却される被冷却空間の温度、実施例では庫内温度を検出するための庫内温度センサ９１、庫内温度を調節するための温度調節ダイヤルや、その他コンプレッサ１０を停止するための機能が設けられている。そして、制御装置９０はこれらの出力に基づいて、庫内温度が−２℃乃至＋５℃の範囲内となるように、ファン９２Ｆを制御している。更に、制御装置９０は、前記庫内温度センサ９１が検出する庫内温度が設定値より低下すると所定の信号をマイクロコンピュータ８０に送出する。
【００３１】
即ち、庫内温度センサ９１にて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定値である＋７℃以上では、マイクロコンピュータ８０は弁装置１６２を閉じ、弁装置１６３を開いて、冷媒配管１６１の流路を開放し、ストレーナ５４からの冷媒が第２のキャピラリチューブ１５９に流れるように制御している。このとき、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数が５０〜６０Ｈｚの範囲内で運転されるようにコンプレッサ１０の回転数を制御している。
【００３２】
そして、庫内温度センサ９１にて検出される庫内温度が＋７℃より低下すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０に所定の信号を送出し、これにより、マイクロコンピュータ８０は弁装置１６２を開き、弁装置１６３を閉じて、冷媒配管１６１の流路を開放する。これにより、ストレーナ５４からの冷媒が第１のキャピラリチューブ１５８に流れるようになり、絞り機構１２０の流路抵抗が大きくなる。更に、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０からの前記信号により、コンプレッサ１０の回転数を下げて、５０Ｈｚ以下、本実施例では３０〜５０Ｈｚの範囲内で運転されるようにコンプレッサ１０の回転数を制御する。
【００３３】
係る冷媒サイクル装置１１０の冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ_２）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）など既存のオイルが使用される。尚、本実施例では冷媒として二酸化炭素を使用したが、他の冷媒、例えば、亜酸化窒素やＨＣ系冷媒などの冷媒を使用しても本発明は有効である。
【００３４】
また、前記冷蔵機器本体１０５は蒸発器９２と当該蒸発器９２内を通過する前記冷媒配管９４にて構成されている。冷媒配管９４は蒸発器９２内を蛇行状に通過しており、この蛇行状の部分には熱交換用のフィンが取り付けられて蒸発器９２が構成されている。冷媒配管９４の両端部は図示しない前記スエッジロック継ぎ手に着脱可能に接続されている。
【００３５】
次に、冷媒サイクル装置１１０の動作を説明する。冷蔵機器本体１０５に設けられた図示しない始動スイッチを入れるか、或いは、冷蔵機器本体１０５の電源ソケットがコンセントに接続されると、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の図示しない電動要素を前記インバータより起動する。このとき、マイクロコンピュータ８０は制御装置９０からの信号に基づいて、前記庫内温度センサ９１にて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋７℃以上では、弁装置１６２を閉じ、弁装置１６３を開いて、冷媒配管１６１の流路を開放すると共に、コンプレッサ１０の回転数が５０〜６０Ｈｚの範囲内で運転されるようにコンプレッサの回転数を制御する。これにより、コンプレッサ１０の第１回転圧縮要素に冷媒が吸い込まれて圧縮され、密閉容器内に吐出された冷媒ガスは冷媒導入管２０に入り、コンプレッサ１０から出て中間冷却回路３５に流入する。そして、この中間冷却回路３５がガスクーラ４０を通過する過程で空冷方式により放熱する。
【００３６】
これにより、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒を冷却することができるので、密閉容器内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素における圧縮効率も向上させることができるようになる。また、第２の回転圧縮要素で圧縮され、吐出される冷媒の温度上昇も抑えることができるようになる。
【００３７】
そして、冷却された中間圧の冷媒ガスはコンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素に吸入され、２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管２４より外部に吐出される。冷媒吐出管２４から吐出された冷媒ガスはガスクーラ４０に流入し、そこで空冷方式により放熱した後、内部熱交換器５０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。
【００３８】
この内部熱交換器５０の存在により、ガスクーラ４０を出て、内部熱交換器５０を通過する冷媒は、低圧側の冷媒に熱を奪われるので、この分、当該冷媒の過冷却度が大きくなる。そのため、蒸発器９２における冷却能力が向上する。
【００３９】
係る内部熱交換器５０で冷却された高圧側の冷媒ガスはストレーナ５４、弁装置１６３を経て冷媒配管１６１に流入し、第２のキャピラリチューブ１５９に至る。冷媒は第２のキャピラリチューブ１５９において圧力が低下して、冷媒配管２６と冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の一端とを接続する図示しないスエッジロック継ぎ手を経て、冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４から蒸発器９２内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して冷蔵機器本体１０５の庫内を冷却する。
【００４０】
ここで、前述の如く庫内温度センサ９１にて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋７℃以上の場合、マイクロコンピュータ８０により冷媒配管１６１の流路を開放しているので、ストレーナ５４からの冷媒は第１のキャピラリチューブ１５８より流路抵抗の小さい第２のキャピラリチューブ１５９に流れる。冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋７℃以上では冷蔵機器本体１０５の庫内を早期に冷やすことが望まれる。即ち、流路抵抗の小さい第２のキャピラリチューブ１５９で減圧すると共に、コンプレッサ１０の回転数を５０〜６０Ｈｚの範囲内の比較的高い回転数で運転することで、冷媒回路内の冷媒循環量が増える。これにより、蒸発器９２に流入する冷媒量が増えるので、蒸発器９２のおける冷却能力（冷凍能力）が向上する。
【００４１】
この状態を図３を用いて説明する。図３は冷蔵機器本体１０５の庫内温度の推移を示す図で、線Ａは本発明を適用した場合の庫内温度の推移を示し、線Ｂは従来の庫内温度の推移を示している。従来のように流路抵抗の大きいキャピラリチューブ１５８のみを使用した場合、庫内温度が高温の状態では、蒸発器９２での蒸発温度は−１０℃と低くなるが、蒸発器９２に流入する冷媒量が少ないため、図３の線Ｂの如く冷蔵機器本体１０５の庫内は冷却されにくい。
【００４２】
しかしながら、本発明の如く流路抵抗の異なる２本のキャピラリチューブ１５８、１５９を使用し、庫内温度が高温の場合は、流路抵抗の小さい第２のキャピラリチューブ１５９を使用することで、蒸発器９２における蒸発温度は０℃となり、第１のキャピラリチューブ１５８で減圧するより高い温度となるが、より多くの冷媒が蒸発器９２に流入するため、図３の線Ａの如く冷蔵機器本体１０５の庫内を早期に冷やすことができるようになる。
【００４３】
一方、庫内温度センサ９１にて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋７℃より低下すると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０に所定の信号を送出する。これにより、マイクロコンピュータ８０は弁装置１６２を開き、弁装置１６３を閉じて、冷媒配管１６０の流路を開放する。更にマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を下げて３０〜５０Ｈｚの範囲内でコンプレッサ１０が運転されるように回転数を制御する。これにより、ストレーナ５４からの冷媒は流路抵抗の大きい第１のキャピラリチューブ１５８に流れる。冷蔵機器本体１０５の庫内温度がある程度冷却され、＋７℃より低下すると冷蔵機器本体１０５の庫内を所望の温度（実施例では−２℃〜＋５℃）とすることが望まれる。即ち、流路抵抗の大きい第１のキャピラリチューブ１５８で減圧することで、冷蔵機器本体１０５の蒸発器９２において冷媒はより低温領域にて蒸発するため、庫内温度を所定の低温（−２℃〜＋５℃）にまで冷却することができる。
【００４４】
このとき、コンプレッサ１０の回転数を５０〜６０Ｈｚの範囲内の比較的高い回転数で運転されるように回転数を制御した場合、ストレーナ５４からの高圧冷媒を流路抵抗の大きい第１のキャピラリチューブ１５８にて減圧しているため、高圧側の冷媒が流れにくいにも関わらず、コンプレッサ１０でより多くの冷媒が圧縮されるため、高圧側圧力が異常上昇し機器の設計圧を超えてしまい、最悪、機器の損傷を引き起こすといった問題が生じる恐れがある。
【００４５】
このため、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を下げて３０〜５０Ｈｚの範囲内で運転されるように制御することにより、上記のような高圧側圧力の異常上昇を防ぐことができるようになり、機器の損傷を未然に回避することができるようになる。
【００４６】
一方、冷蔵機器本体１０５の庫内はある程度冷えた状態であるため、コンプレッサ１０の回転数を下げて、冷却能力が低下しても問題にはならない。また、コンプレッサ１０の回転数を下げて運転することで、消費電力を低減することができるようになる。
【００４７】
他方、庫内温度センサ９１にて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋７℃以上になると、制御装置９０はマイクロコンピュータ８０に所定の信号を送出し、マイクロコンピュータ８０は弁装置１６２を閉じ、弁装置１６３を開いて、冷媒配管１６１の流路を開放する。更にマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を上昇させて５０〜６０Ｈｚの範囲内でコンプレッサ１０が運転されるように回転数を制御する。
【００４８】
これにより、前述の如く冷媒サイクル内を循環する冷媒量が増えるので、蒸発器９２により多くの冷媒が流入するため、蒸発器９２における冷却能力が向上し、早期に冷蔵機器本体１０５の庫内温度を下げることができるようになる。
【００４９】
そして、冷媒は蒸発器９２から流出して、冷媒配管９４の他端とコンデンシングユニット１００の冷媒配管２８とを接続する図示しないスエッジロック継ぎ手を経てコンデンシングユニット１００の内部熱交換器５０に至る。そこで前述の高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。ここで、蒸発器９２で蒸発して低温となり、蒸発器９２を出た冷媒は、完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態となる場合もあるが、内部熱交換器５０を通過させて高圧側の高温冷媒と熱交換させることで、冷媒が加熱される。この時点で、冷媒の過熱度が確保され、完全に気体となる。
【００５０】
これにより、蒸発器９２から出た冷媒を確実にガス化させることができるようになるので、低圧側にアキュムレータなどを設けること無く、コンプレッサ１０に液冷媒が吸い込まれる液バックを確実に防止し、コンプレッサ１０が液圧縮にて損傷を受ける不都合を回避することができるようになる。従って、冷媒サイクル装置１１０の信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００５１】
尚、内部熱交換器５０で加熱された冷媒は、ストレーナ５６を経て冷媒導入管２２からコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００５２】
このように、庫内温度センサ９１にて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定値より高い場合には、ストレーナ５４からの冷媒をより流路抵抗の小さい第２のキャピラリチューブ１５９にて減圧すると共に、コンプレッサ１０の回転数を上昇させて５０〜６０Ｈｚの範囲内でコンプレッサ１０が運転されるように回転数を制御することで、冷媒回路内の冷媒循環量が増える。これにより、蒸発器９２に流入する冷媒量が増えるため、冷却能力（冷凍能力）が向上する。従って、冷蔵機器本体１０５の庫内を早期に冷却することができるようになる。
【００５３】
一方、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定値より低下した場合には、流路抵抗の大きい第１のキャピラリチューブ１５８にて減圧すると共に、コンプレッサ１０の回転数を下げて３０〜５０Ｈｚの範囲内でコンプレッサ１０が運転されるように回転数を制御することで、高圧側圧力の異常上昇を回避することができる。また、蒸発器９２においてより低温領域で冷媒の蒸発が起こるため、庫内温度を所定の低温まで冷却することができる。更に、コンプレッサ１０の回転数を下げて運転することで、消費電力の低減を図ることができるようになる。
【００５４】
また、従来のように絞り手段に電動、又は、機械式膨張弁を使用して弁の開度調整を行うこと無く、絞り機構を安価なキャピラリチューブ１５８、１５９にて構成することができるので、生産コストの低減を図ることができるようになる。
【００５５】
これにより、コンプレッサ１０の不安定な運転状況を回避しながら、冷媒サイクル装置１１０の生産コストの低減と性能の向上を図ることができるようになる。
【００５６】
尚、本実施例の冷媒サイクル装置では、弁装置１６２、１６３の開閉及びコンプレッサ１０の回転数を蒸発器９２により冷却される被冷却空間の温度である冷蔵機器本体１０５の庫内温度を検出する庫内温度センサ９１の出力に基づいて行うものとしたが、本発明では庫内温度に限らず、実質的に蒸発器９２により冷却される被冷却空間の温度を検出できれば、例えば、蒸発器９２の蒸発温度を検出するセンサや、蒸発器９２と熱交換した冷気が通過する経路内の温度を検出するセンサに基づいて制御するものであっても構わない。
【００５７】
また、流路制御のための弁装置を第１のキャピラリチューブ１５８の設けられた冷媒配管１６０と第２のキャピラリチューブ１５９の設けられた冷媒配管１６１との両配管に設けるものとしたが、弁装置を図４に示すように流路抵抗の小さい第２のキャピラリチューブ１５９の設けられた冷媒配管１６１のみに設けても良い。この場合、庫内温度が７℃以上の場合には弁装置１６３を開き、冷媒配管１６１の流路を開放することで、ストレーナ５４からの冷媒は抵抗の小さい冷媒配管１６１に流入するようになる。これにより、前記実施例の効果に加えて、弁装置１６３を設けるだけで、流路抵抗を変更できるので、生産コストをより抑制することができるようになる。
【００５８】
また、本実施例では第１のキャピラリチューブ１５８と第２のキャピラリチューブ１５９をそれぞれ冷媒配管１６０及び冷媒配管１６１に設けて、これらを並列接続して弁装置１６２、１６３により流路の制御するものとしたが、これに限らず、図５に示す如く３本以上のキャピラリチューブを設けて、運転状況に応じて各キャピラリチューブへ冷媒を流すものとしても良い。この場合には、より細かい制御を行うことができるようになる。尚、図５においてＫ１乃至Ｋ４はキャピラリチューブであり、Ｖ１乃至Ｖ４は各キャピラリチューブＫ１乃至Ｋ４への冷媒流通を制御する弁装置である。
【００５９】
更に、２本以上のキャピラリチューブを直列接続すると共に、これらの内の１本以上のキャピラリチューブをバイパスするバイパス配管と、このバイパス配管に弁装置を設けて、運転状況に応じてその内の何本かをバイパスするものとしても構わない。
【００６０】
尚、実施例では、コンプレッサは内部中間圧型の多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサを使用したが、本発明に使用可能なコンプレッサはこれに限らず、単段のコンプレッサやスクロール型のコンプレッサ等、種々のコンプレッサが適応可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述する如く、本発明の冷媒サイクル装置によれば、絞り手段を複数のキャピラリチューブから構成すると共に、各キャピラリチューブへの冷媒流通及びコンプレッサの回転数を制御する制御装置を備え、当該制御装置にて冷媒流通を制御することで絞り手段の流路抵抗を変更可能とし、制御装置は、実質的に蒸発器により冷却される被冷却空間の温度を検出するセンサの出力に基づき、当該センサが検出する温度が所定値以上では絞り手段の流路抵抗を小さくして、コンプレッサの回転数を上昇させると共に、設定値より低下すると絞り手段の流路抵抗を大きくして、コンプレッサの回転数を下げるので、例えば請求項２や請求項３のように、絞り手段を、第１のキャピラリチューブと、この第１のキャピラリチューブに並列接続され、当該第１のキャピラリチューブよりも流路抵抗の小なる第２のキャピラリチューブとから構成し、各キャピラリチューブへの冷媒流通を制御する弁装置を設け、制御装置は、弁装置をセンサが検出する温度が所定値以上では第２のキャピラリチューブに冷媒を流し、設定値より低下すると第１のキャピラリチューブに冷媒を流すように制御するようにすれば、センサにて検出される温度に基づいて、流路抵抗を変更することができるようになる。
【００６２】
これにより、高圧側圧力が異常に上昇してしまう不都合を未然に回避し、耐久性の向上と円滑な運転を確保することができるようになる。
【００６３】
また、センサが検出する温度が所定値以上では絞り手段の流路抵抗を小さくして、コンプレッサの回転数を上昇させることで、冷媒回路内の冷媒循環量が増える。これにより、蒸発器に流入する冷媒量が増えるため、冷却能力（冷凍能力）が向上する。従って、被冷却空間を早期に冷却することができるようになる。
【００６４】
一方、センサが検出する温度が所定値より低下すると、絞り手段の流路抵抗を大きくして、コンプレッサの回転数を下げることで、高圧側圧力の異常上昇を回避することができるようになる。
【００６５】
また、蒸発器においてより低温領域で冷媒の蒸発が起こるので、被冷却空間を所定の低温まで冷却することができるようになる。これにより、冷媒サイクル装置の性能の向上を図ることができるようになる。更に、コンプレッサの回転数を下げることで、消費電力の低減を図ることができるようになる。
【００６６】
減圧手段を従来のような電動、又は、機械式膨張弁を使用して弁の開度調整を行うこと無く、複数の安価なキャピラリチューブのみで構成することができるので、生産コストの低減を図ることができるようになる。
【００６７】
特に、請求項３では第２のキャピラリチューブへの冷媒流通を制御する弁装置を設けるだけで、流路抵抗を変更できるので、生産コストを抑制することができるようになる。
【００６８】
更に、請求項４の如き高圧側の圧力が超臨界となる二酸化炭素を冷媒として用いる装置に好適であると共に、係る二酸化炭素冷媒を冷媒として使用すれば、環境問題にも寄与することができるようになる。
【００６９】
特に、コンプレッサを駆動要素にて駆動される第１及び第２の圧縮要素を備え、冷媒回路の低圧側から第１の圧縮要素に冷媒を吸い込んで圧縮し、当該第１の圧縮要素から吐出された中間圧の冷媒を第２の圧縮要素に吸い込み、圧縮してガスクーラに吐出するものとした場合には、高圧側圧力の異常上昇を効果的に解消することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】実施例の絞り機構の拡大図である。
【図３】庫内温度の推移を示す図である。
【図４】他の実施例の絞り機構の拡大図である。
【図５】もう一つの他の実施例の絞り機構の拡大図である。
【符号の説明】
１０コンプレッサ
２０、２２冷媒導入管
２４冷媒吐出管
２６、２８冷媒配管
３５中間冷却回路
４０ガスクーラ
５０内部熱交換器
５４、５６ストレーナ
７０吐出温度センサ
７２高圧スイッチ
７４外気温度センサ
７６冷媒温度センサ
７８戻り温度センサ
８０マイクロコンピュータ
９０制御装置
９１庫内温度センサ
９２蒸発器
９４冷媒配管
１００コンデンシングユニット
１０５冷蔵機器本体
１１０冷媒サイクル装置
１２０絞り機構
１５８第１のキャピラリチューブ
１５９第２のキャピラリチューブ
１６０、１６１冷媒配管
１６２、１６３弁装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigerant cycle device in which a compressor, a gas cooler, a throttle device, and an evaporator are sequentially connected to form a refrigerant circuit.
[0002]
[Prior art]
In this type of conventional refrigerant cycle device, a rotary compressor (compressor), a gas cooler, a restrictor (expansion valve or the like), an evaporator, and the like are sequentially connected in a ring shape to form a refrigerant cycle (refrigerant circuit). Refrigerant gas is sucked into the low pressure chamber side of the cylinder from the suction port of the rotary compression element of the rotary compressor, and is compressed by the operation of the rollers and vanes to become high temperature and high pressure refrigerant gas. It is discharged to the gas cooler through the silencer. After the refrigerant gas radiates heat in this gas cooler, it is throttled by throttle means and supplied to the evaporator. Then, the refrigerant evaporates, and at that time, absorbs heat from the surroundings to exert a cooling effect.
[0003]
Here, in recent years, in order to deal with global environmental problems, even in this type of refrigerant cycle, a device using carbon dioxide (CO ₂ ), which is a natural refrigerant, as a refrigerant without using conventional fluorocarbons has been developed. (For example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. Hei 7-18602
[Problems to be solved by the invention]
In such a refrigerant cycle device using carbon dioxide, the high-pressure side becomes supercritical because the high-pressure side becomes supercritical, and the pressure on the high-pressure side rises to about 12 MPa regardless of the outside air temperature, and exceeds the design pressure of the equipment, causing the equipment to be damaged at worst. There was fear. For this reason, it is necessary to control the pressure increase on the high-pressure side by, for example, adjusting the opening degree of the valve using an electric or mechanical expansion valve as the throttle means, and starting the valve.
[0006]
However, when the valve opening is adjusted using an electric or mechanical expansion valve as the throttle means, there is a problem that the production cost rises.
[0007]
On the other hand, when an inexpensive capillary tube is used for the throttling means, in addition to the abnormal rise of the high-pressure side pressure as described above, in order to lower the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator, it is necessary to increase the rotation speed of the compressor. Therefore, there has been a problem that power consumption increases.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the conventional technical problem, and is a refrigerant that can prevent the occurrence of an abnormal increase in the high-pressure side pressure while reducing power consumption and production cost. An object is to provide a cycle device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the refrigerant cycle device of the present invention, the throttle means is constituted by a plurality of capillary tubes, and a control device for controlling the refrigerant flow to each capillary tube and the number of revolutions of the compressor is provided. By controlling, the flow path resistance of the throttle means can be changed, and the control device determines the temperature detected by the sensor based on the output of the sensor that detects the temperature of the cooled space substantially cooled by the evaporator. If the value is not less than the value, the flow path resistance of the throttle means is reduced, and the rotation speed of the compressor is increased.If the flow rate is lower than the set value, the flow path resistance of the throttle means is increased, and the rotation speed of the compressor is reduced. The throttle means is connected in parallel to the first capillary tube and the first capillary tube, and the first capillary tube is connected to the first capillary tube. A second capillary tube having a flow path resistance smaller than that of the capillary tube, and a valve device for controlling the flow of the refrigerant to each capillary tube is provided. In the above, when the refrigerant is caused to flow through the second capillary tube, and when the refrigerant flow falls below the set value, the flow is controlled so that the refrigerant flows through the first capillary tube. Will be able to change it.
[0010]
In particular, in claim 3, since the flow path resistance can be changed only by providing the valve device for controlling the flow of the refrigerant to the second capillary tube, the production cost can be suppressed.
[0011]
In the refrigerant cycle device according to the fourth aspect of the present invention, since carbon dioxide is used as the refrigerant in addition to the above inventions, it is possible to contribute to environmental problems.
[0012]
In particular, the compressor includes first and second compression elements that are driven by driving elements, sucks and compresses refrigerant from the low-pressure side of the refrigerant circuit into the first compression element, and discharges the refrigerant from the first compression element. In the case where the intermediate-pressure refrigerant is sucked into the second compression element, compressed and discharged to the gas cooler, an abnormal increase in the high-pressure side pressure can be effectively eliminated.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigerant cycle device 110 to which the present invention is applied. The refrigerant cycle device 110 of the present embodiment is, for example, a showcase installed in a store. The refrigerant cycle device 110 includes a condensing unit 100 and a refrigeration equipment main body 105 serving as a refrigeration equipment main body. Therefore, the refrigeration equipment main body 105 is the main body of the showcase.
[0014]
The condensing unit 100 includes a compressor 10, a gas cooler (condenser) 40, and a throttling mechanism 120 described later as throttling means. 40, the throttle mechanism 120 forms a predetermined refrigerant circuit together with the evaporator 92.
[0015]
That is, the refrigerant discharge pipe 24 of the compressor 10 is connected to the inlet of the gas cooler 40. Here, the compressor 10 of the embodiment is an internal intermediate pressure type multi-stage (two-stage) compression type rotary compressor using carbon dioxide (CO ₂ ) as a refrigerant, and the compressor 10 serves as a driving element provided in a closed container (not shown). , And a first rotary compression element (first compression element) and a second rotary compression element (second compression element) driven by this electric element. The electric element of the compressor 10 is a series-wound DC motor, and the rotation speed and the torque are controlled by an inverter.
[0016]
In the figure, reference numeral 20 denotes a second rotary compression element (second stage) in which the refrigerant compressed by the first rotary compression element (first stage) of the compressor 10 and discharged into the closed container is once discharged to the outside. One end of the refrigerant introduction pipe 20 communicates with a cylinder of a second rotary compression element (not shown). The other end of the refrigerant introduction pipe 20 communicates with the inside of the closed vessel via an intermediate cooling circuit 35 provided in the gas cooler 40 as described later.
[0017]
In the figure, reference numeral 22 denotes a refrigerant introduction pipe for introducing a refrigerant into a cylinder of a first rotary compression element (not shown) of the compressor 10, and one end of the refrigerant introduction pipe 22 is connected to a cylinder of the first rotary compression element (not shown). Communicating. This refrigerant introduction pipe 22 is connected to one end of a strainer 56. The strainer 56 is for securing and filtering foreign matters such as dust and cutting chips mixed in the refrigerant gas circulating in the refrigerant circuit, and has an opening formed at the other end of the strainer 56 and the opening. And a filter (not shown) having a substantially conical shape tapering toward one end of the strainer 56. The opening of the filter is mounted in close contact with the refrigerant pipe 28 connected to the other end of the strainer 56.
[0018]
The refrigerant discharge pipe 24 is a refrigerant pipe for discharging the refrigerant compressed by the second rotary compression element to the gas cooler 40.
[0019]
The gas cooler 40 is provided with an outside air temperature sensor 74 for detecting an outside air temperature, and the outside air temperature sensor 74 is connected to a microcomputer 80 as a control device described later as control means of the condensing unit 100. I have.
[0020]
The refrigerant pipe 26 that has exited the gas cooler 40 passes through the internal heat exchanger 50. The internal heat exchanger 50 is for exchanging heat between the high-pressure side refrigerant from the second rotary compression element coming out of the gas cooler 40 and the low-pressure side refrigerant coming out of the evaporator 92 provided in the refrigerator main body 105. Things.
[0021]
The refrigerant pipe 26 on the high pressure side that has passed through the internal heat exchanger 50 reaches the above-described throttle mechanism 120 via the same strainer 54 as described above. Here, the throttle mechanism 120 is composed of a plurality of capillary tubes, and the flow resistance to the throttle mechanism 120 can be changed by controlling the refrigerant flow to each capillary tube. That is, as shown in FIG. 2, the throttle mechanism 120 of the embodiment is connected to the first capillary tube 158 and the first capillary tube 158 in parallel, and has a channel resistance smaller than that of the first capillary tube 158. And two capillary tubes 159. The refrigerant pipe 160 provided with the first capillary tube 158 is provided with a valve device 162 for controlling the flow of the refrigerant to the first capillary tube 158. The valve device 162 is a microcomputer of the condensing unit 100. 80.
[0022]
Similarly, the refrigerant pipe 161 provided with the second capillary tube 159 is provided with a valve device 163 for controlling the flow of the refrigerant to the second capillary tube 159, and the valve device 163 is provided in the condensing unit 100. Of the microcomputer 80.
[0023]
The microcomputer 80 controls opening and closing of the valve device 162 and the valve device 163 based on a predetermined signal from a control device 90 of the refrigeration equipment main body 105 described later.
[0024]
Further, one end of the refrigerant pipe 94 of the refrigeration equipment main body 105 is detachably connected to the refrigerant pipe 26 of the condensing unit 100 by a not-shown edge lock joint.
[0025]
On the other hand, the refrigerant pipe 28 connected to the other end of the strainer 56 is connected to a not-shown edge lock joint (not shown) attached to the other end of the refrigerant pipe 28 of the refrigerator main body 105 via the internal heat exchanger 50. Connected detachably.
[0026]
The refrigerant discharge pipe 24 is provided with a discharge temperature sensor 70 for detecting the temperature of the refrigerant gas discharged from the compressor 10 and a high-pressure switch 72 for detecting the pressure of the refrigerant gas. It is connected to the.
[0027]
A refrigerant temperature sensor 76 for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the throttle mechanism 120 is provided in the refrigerant pipe 26 coming out of the throttle mechanism 120, and is also connected to the microcomputer 80. Also, at the inlet side of the internal heat exchanger 50 of the refrigerant pipe 28 connected to the sedge lock joint of the refrigeration equipment main body 105, a return for detecting the temperature of the refrigerant exiting the evaporator 92 of the refrigeration equipment main body 105 is provided. A temperature sensor 78 is provided, and the return temperature sensor 78 is also connected to the microcomputer 80.
[0028]
Reference numeral 40F denotes a fan for ventilating the gas cooler 40 for air cooling, and reference numeral 92F denotes a cool air which has exchanged heat with the evaporator 92 provided in a duct (not shown) of the refrigeration equipment main body 105. Is a fan for circulation. Reference numeral 65 denotes a current sensor for detecting a current supplied to the electric element of the compressor 10 and controlling the operation. The fan 40F and the current sensor 65 are connected to the microcomputer 80 of the condensing unit 100, and the fan 92F is connected to a control device 90 of the refrigeration equipment main body 105, which will be described later.
[0029]
Here, the microcomputer 80 is a control device that controls the condensing unit 100, and inputs of the microcomputer 80 include the discharge temperature sensor 70, the high pressure switch 72, the outside air temperature sensor 74, the refrigerant temperature sensor 76, The signals from the temperature sensor 78, the current sensor 65, and the control device 90 of the refrigeration equipment main body 105 are connected. Then, based on these inputs, the compressor 10 and the fan 40F connected to the outputs are controlled such that the temperature inside the refrigerator main body 105 is in the range of −2 ° C. to + 5 ° C. Further, the microcomputer 80 controls the opening and closing of the valve devices 158 and 159 based on a predetermined communication signal from the control device 90 of the refrigeration equipment main body 105. Further, the microcomputer 80 adds the number of rotations of the compressor 10 to the input from the discharge temperature sensor 70, the high-pressure switch 72, the outside air temperature sensor 74, the refrigerant temperature sensor 76, the return temperature sensor 78, and the current sensor 65. Is controlled on the basis of the above-mentioned signal.
[0030]
The control device 90 of the refrigeration equipment main unit 105 includes a temperature sensor 91 for detecting the temperature of the space to be cooled by the evaporator 92, in this embodiment, a temperature inside the refrigerator, and a temperature sensor 91 for adjusting the temperature inside the refrigerator. A temperature control dial and other functions for stopping the compressor 10 are provided. Then, the control device 90 controls the fan 92F based on these outputs so that the internal temperature is in the range of −2 ° C. to + 5 ° C. Further, the control device 90 sends a predetermined signal to the microcomputer 80 when the inside temperature detected by the inside temperature sensor 91 falls below a set value.
[0031]
That is, when the internal temperature of the refrigerator main body 105 detected by the internal temperature sensor 91 is equal to or higher than the set value of + 7 ° C., the microcomputer 80 closes the valve device 162, opens the valve device 163, and opens the refrigerant pipe 161. Is controlled so that the refrigerant from the strainer 54 flows into the second capillary tube 159. At this time, the microcomputer 80 controls the rotation speed of the compressor 10 so that the rotation speed of the compressor 10 is operated within the range of 50 to 60 Hz.
[0032]
When the internal temperature detected by the internal temperature sensor 91 falls below + 7 ° C., the control device 90 sends a predetermined signal to the microcomputer 80, whereby the microcomputer 80 opens the valve device 162, The valve device 163 is closed, and the flow path of the refrigerant pipe 161 is opened. As a result, the refrigerant from the strainer 54 flows into the first capillary tube 158, and the flow path resistance of the throttle mechanism 120 increases. Further, the microcomputer 80 lowers the rotation speed of the compressor 10 based on the signal from the control device 90 and controls the rotation speed of the compressor 10 so that the compressor 10 is operated at 50 Hz or less, in this embodiment, within the range of 30 to 50 Hz. I do.
[0033]
As the refrigerant of the refrigerant cycle device 110, the above-described carbon dioxide (CO ₂ ), which is friendly to the global environment and is a natural refrigerant in consideration of flammability and toxicity, is used. The oil as the lubricating oil is, for example, mineral oil ( Existing oils such as mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkylene glycol) are used. In the present embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant, but the present invention is also effective when another refrigerant, for example, a refrigerant such as nitrous oxide or an HC-based refrigerant is used.
[0034]
The refrigeration equipment main body 105 includes an evaporator 92 and the refrigerant pipe 94 passing through the evaporator 92. The refrigerant pipe 94 passes through the inside of the evaporator 92 in a meandering manner, and a fin for heat exchange is attached to the meandering portion to form the evaporator 92. Both ends of the refrigerant pipe 94 are detachably connected to the unillustrated sedge lock joint.
[0035]
Next, the operation of the refrigerant cycle device 110 will be described. When a start switch (not shown) provided on the refrigeration equipment main body 105 is turned on, or when a power socket of the refrigeration equipment main body 105 is connected to an outlet, the microcomputer 80 starts an electric element (not shown) of the compressor 10 from the inverter. . At this time, the microcomputer 80 closes the valve device 162 based on a signal from the control device 90 and closes the valve device 162 when the internal temperature of the refrigerator device 105 detected by the internal temperature sensor 91 is + 7 ° C. or higher. By opening 163, the flow path of the refrigerant pipe 161 is opened, and the rotation speed of the compressor is controlled so that the rotation speed of the compressor 10 is operated within the range of 50 to 60 Hz. Thereby, the refrigerant is sucked into the first rotary compression element of the compressor 10 and compressed, and the refrigerant gas discharged into the closed container enters the refrigerant introduction pipe 20, exits the compressor 10, and flows into the intermediate cooling circuit 35. Then, heat is radiated by an air cooling method in a process in which the intermediate cooling circuit 35 passes through the gas cooler 40.
[0036]
Thereby, the refrigerant sucked into the second rotary compression element can be cooled, so that a temperature rise in the closed container can be suppressed, and the compression efficiency in the second rotary compression element can be improved. Further, the temperature rise of the refrigerant compressed and discharged by the second rotary compression element can be suppressed.
[0037]
Then, the cooled intermediate-pressure refrigerant gas is sucked into the second rotary compression element of the compressor 10, compressed in the second stage, becomes high-pressure and high-temperature refrigerant gas, and is discharged from the refrigerant discharge pipe 24 to the outside. . The refrigerant gas discharged from the refrigerant discharge pipe 24 flows into the gas cooler 40, radiates heat there by an air cooling method, and then passes through the internal heat exchanger 50. The refrigerant then loses its heat to the low-pressure side refrigerant and is further cooled.
[0038]
Due to the presence of the internal heat exchanger 50, the refrigerant that exits the gas cooler 40 and passes through the internal heat exchanger 50 is deprived of heat by the low-pressure side refrigerant, and accordingly, the degree of supercooling of the refrigerant increases. . Therefore, the cooling capacity of the evaporator 92 is improved.
[0039]
The high-pressure side refrigerant gas cooled by the internal heat exchanger 50 flows into the refrigerant pipe 161 via the strainer 54 and the valve device 163, and reaches the second capillary tube 159. The pressure of the refrigerant is reduced in the second capillary tube 159, and passes through a not-shown sedge-lock joint connecting the refrigerant pipe 26 and one end of the refrigerant pipe 94 of the refrigeration equipment main body 105, and then passes through the refrigerant pipe 94 of the refrigeration equipment main body 105. From the evaporator 92. Then, the refrigerant evaporates and absorbs heat from the surrounding air to exert a cooling function to cool the inside of the refrigerator main body 105.
[0040]
Here, when the internal temperature of the refrigerator device 105 detected by the internal temperature sensor 91 is equal to or higher than + 7 ° C. as described above, since the microcomputer 80 opens the flow path of the refrigerant pipe 161, the strainer 54 is opened. Flows from the first capillary tube 158 to the second capillary tube 159 having a smaller flow path resistance than the first capillary tube 158. When the temperature inside the refrigerator device main body 105 is + 7 ° C. or more, it is desired to cool the inside of the refrigerator device main body 105 early. That is, by reducing the pressure in the second capillary tube 159 having a small flow path resistance and operating the compressor 10 at a relatively high rotation speed in the range of 50 to 60 Hz, the refrigerant circulation amount in the refrigerant circuit is reduced. Increase. Thereby, the amount of refrigerant flowing into the evaporator 92 increases, so that the cooling capacity (refrigeration capacity) of the evaporator 92 improves.
[0041]
This state will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a change in the temperature inside the refrigerator of the refrigeration equipment main body 105. A line A shows a change in the temperature inside the refrigerator when the present invention is applied, and a line B shows a change in the temperature inside the conventional refrigerator. . When only the capillary tube 158 having a large flow path resistance is used as in the related art, the evaporation temperature in the evaporator 92 becomes as low as −10 ° C. when the temperature in the refrigerator is high, but the refrigerant flowing into the evaporator 92 Since the volume is small, the inside of the refrigerator main body 105 is hardly cooled as indicated by the line B in FIG.
[0042]
However, when two capillary tubes 158 and 159 having different flow path resistances are used as in the present invention and the internal temperature is high, the second capillary tube 159 having a small flow path resistance is used to evaporate. The evaporating temperature in the evaporator 92 becomes 0 ° C., which is higher than the temperature at which the pressure is reduced in the first capillary tube 158. However, since more refrigerant flows into the evaporator 92, the refrigeration equipment main body 105 as shown by the line A in FIG. Can be cooled early.
[0043]
On the other hand, when the internal temperature of the refrigerator main body 105 detected by the internal temperature sensor 91 falls below + 7 ° C., the control device 90 sends a predetermined signal to the microcomputer 80. Thereby, the microcomputer 80 opens the valve device 162, closes the valve device 163, and opens the flow path of the refrigerant pipe 160. Further, the microcomputer 80 controls the rotation speed of the compressor 10 so that the rotation speed of the compressor 10 is reduced and the compressor 10 is operated within the range of 30 to 50 Hz. Thereby, the refrigerant from the strainer 54 flows to the first capillary tube 158 having a large flow path resistance. When the inside temperature of the refrigerator main body 105 is cooled to some extent and becomes lower than + 7 ° C., it is desired that the inside of the refrigerator main body 105 is set to a desired temperature (−2 ° C. to + 5 ° C. in the embodiment). In other words, the pressure in the first capillary tube 158 having a large flow path resistance causes the refrigerant to evaporate in a lower temperature region in the evaporator 92 of the refrigerator device main body 105. To + 5 ° C).
[0044]
At this time, when the rotation speed of the compressor 10 is controlled so as to be operated at a relatively high rotation speed in the range of 50 to 60 Hz, the high pressure refrigerant from the strainer 54 is supplied to the first capillary having a large flow path resistance. Since the pressure in the tube 158 is reduced, the refrigerant on the high pressure side is difficult to flow, but more refrigerant is compressed by the compressor 10, so that the high pressure side pressure rises abnormally and exceeds the design pressure of the equipment. In the worst case, there is a possibility of causing a problem that the device is damaged.
[0045]
For this reason, the microcomputer 80 can prevent the above-mentioned abnormal rise in the high-pressure side pressure by controlling the rotation speed of the compressor 10 so as to operate within the range of 30 to 50 Hz. Thus, it is possible to avoid damage to the equipment.
[0046]
On the other hand, since the inside of the refrigerator device main body 105 is in a somewhat cooled state, there is no problem even if the rotation speed of the compressor 10 is reduced to lower the cooling capacity. In addition, power consumption can be reduced by operating the compressor 10 at a reduced rotation speed.
[0047]
On the other hand, when the internal temperature of the refrigerator main body 105 detected by the internal temperature sensor 91 becomes equal to or higher than + 7 ° C., the control device 90 sends a predetermined signal to the microcomputer 80, and the microcomputer 80 operates the valve device 162. Close and open the valve device 163 to open the flow path of the refrigerant pipe 161. Further, the microcomputer 80 controls the number of revolutions of the compressor 10 so as to increase the number of revolutions so that the compressor 10 is operated within a range of 50 to 60 Hz.
[0048]
As a result, the amount of the refrigerant circulating in the refrigerant cycle increases as described above, so that more refrigerant flows into the evaporator 92, so that the cooling capacity of the evaporator 92 is improved, and the temperature inside the refrigerator main body 105 at an early stage is reduced. Can be lowered.
[0049]
Then, the refrigerant flows out of the evaporator 92 and passes through a not-shown sedge lock joint connecting the other end of the refrigerant pipe 94 and the refrigerant pipe 28 of the condensing unit 100 to the internal heat exchanger 50 of the condensing unit 100. Reach. Therefore, heat is removed from the high-pressure side refrigerant, and the refrigerant is heated. Here, the refrigerant evaporates to a low temperature in the evaporator 92, and the refrigerant that has exited the evaporator 92 may not be in a completely gaseous state but may be in a state in which a liquid is mixed, but the refrigerant passes through the internal heat exchanger 50. The refrigerant is heated by exchanging heat with the high-temperature refrigerant on the high-pressure side. At this point, the degree of superheating of the refrigerant is ensured, and the refrigerant is completely gasified.
[0050]
This makes it possible to reliably gasify the refrigerant that has flowed out of the evaporator 92. Therefore, without providing an accumulator or the like on the low-pressure side, it is possible to reliably prevent a liquid bag in which the liquid refrigerant is sucked into the compressor 10, The disadvantage that the compressor 10 is damaged by the liquid compression can be avoided. Therefore, the reliability of the refrigerant cycle device 110 can be improved.
[0051]
In addition, the cycle in which the refrigerant heated by the internal heat exchanger 50 is drawn into the first rotary compression element 32 of the compressor 10 from the refrigerant introduction pipe 22 via the strainer 56 is repeated.
[0052]
As described above, when the internal temperature of the refrigerator device 105 detected by the internal temperature sensor 91 is higher than the set value, the refrigerant from the strainer 54 is transferred to the second capillary tube 159 having a smaller flow path resistance. By reducing the pressure and increasing the number of revolutions of the compressor 10 and controlling the number of revolutions so that the compressor 10 operates within the range of 50 to 60 Hz, the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit increases. Thereby, the amount of refrigerant flowing into the evaporator 92 increases, and the cooling capacity (refrigeration capacity) improves. Therefore, the inside of the refrigerator main body 105 can be cooled early.
[0053]
On the other hand, when the internal temperature of the refrigeration equipment main body 105 is lower than the set value, the pressure is reduced by the first capillary tube 158 having a large flow path resistance, and the rotation speed of the compressor 10 is reduced to a range of 30 to 50 Hz. By controlling the number of revolutions so that the compressor 10 is operated inside, the abnormal increase in the high-pressure side pressure can be avoided. In addition, since the refrigerant evaporates in the lower temperature region in the evaporator 92, the internal temperature can be cooled to a predetermined low temperature. Further, by operating the compressor 10 at a lower rotation speed, power consumption can be reduced.
[0054]
Further, since the throttle mechanism can be configured with inexpensive capillary tubes 158 and 159 without adjusting the opening degree of the valve using an electric or mechanical expansion valve as the conventional throttle means, Production costs can be reduced.
[0055]
Thus, it is possible to reduce the production cost and improve the performance of the refrigerant cycle device 110 while avoiding the unstable operation state of the compressor 10.
[0056]
In the refrigerant cycle device of the present embodiment, the opening / closing of the valve devices 162 and 163 and the rotation speed of the compressor 10 are used to detect the temperature inside the refrigerator main body 105, which is the temperature of the space to be cooled by the evaporator 92. In the present invention, the detection is performed based on the output of the in-compartment temperature sensor 91. However, the present invention is not limited to the in-compartment temperature. The control may be performed based on a sensor that detects the evaporation temperature of the evaporator 92 or a sensor that detects the temperature in the path through which the cool air that has exchanged heat with the evaporator 92 passes.
[0057]
Further, the valve device for controlling the flow path is provided in both the refrigerant pipe 160 provided with the first capillary tube 158 and the refrigerant pipe 161 provided with the second capillary tube 159. The apparatus may be provided only in the refrigerant pipe 161 provided with the second capillary tube 159 having a small flow path resistance as shown in FIG. In this case, when the internal temperature is 7 ° C. or higher, the valve device 163 is opened to open the flow path of the refrigerant pipe 161, so that the refrigerant from the strainer 54 flows into the refrigerant pipe 161 having a small resistance. . Accordingly, in addition to the effects of the above-described embodiment, since the flow path resistance can be changed only by providing the valve device 163, the production cost can be further suppressed.
[0058]
In this embodiment, the first capillary tube 158 and the second capillary tube 159 are provided in the refrigerant pipe 160 and the refrigerant pipe 161 respectively, and these are connected in parallel to control the flow path by the valve devices 162 and 163. However, the present invention is not limited to this, and three or more capillary tubes may be provided as shown in FIG. 5 and the refrigerant may flow through each of the capillary tubes according to the operating condition. In this case, finer control can be performed. In FIG. 5, K1 to K4 are capillary tubes, and V1 to V4 are valve devices for controlling refrigerant flow to the capillary tubes K1 to K4.
[0059]
Further, two or more capillary tubes are connected in series, and a bypass pipe for bypassing one or more of these capillary tubes, and a valve device is provided in the bypass pipe, so that the number of the A book or a book may be bypassed.
[0060]
In the embodiment, a multi-stage (two-stage) compression type rotary compressor of an internal intermediate pressure type is used as the compressor. However, the compressor that can be used in the present invention is not limited to this, and may be a single-stage compressor or a scroll type compressor. Various compressors are adaptable.
[0061]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the refrigerant cycle device of the present invention, the throttle means is constituted by a plurality of capillary tubes, and a control device is provided for controlling the refrigerant flow to each capillary tube and the number of revolutions of the compressor. The flow resistance of the throttling means can be changed by controlling the refrigerant flow in the device, and the control device is configured to detect the temperature of the space to be cooled, which is substantially cooled by the evaporator, based on the output of the sensor. If the detected temperature is equal to or higher than a predetermined value, the flow path resistance of the throttle means is reduced, and the rotation speed of the compressor is increased. Therefore, the throttle means is connected in parallel with the first capillary tube and the first capillary tube, for example, as in claim 2 or claim 3. A second capillary tube having a smaller flow path resistance than the first capillary tube; and a valve device for controlling the flow of refrigerant to each capillary tube is provided. The control device detects the valve device with a sensor. If the temperature is equal to or higher than the predetermined value, the refrigerant is caused to flow through the second capillary tube, and if the temperature is lower than the set value, the refrigerant is controlled to flow through the first capillary tube, based on the temperature detected by the sensor. The flow path resistance can be changed.
[0062]
Thus, it is possible to avoid inconvenience in which the high-pressure side pressure is abnormally increased, and to improve durability and ensure smooth operation.
[0063]
Further, when the temperature detected by the sensor is equal to or higher than a predetermined value, the flow path resistance of the throttle means is reduced to increase the rotation speed of the compressor, thereby increasing the amount of circulating refrigerant in the refrigerant circuit. This increases the amount of refrigerant flowing into the evaporator, thereby improving the cooling capacity (refrigeration capacity). Therefore, the cooled space can be cooled early.
[0064]
On the other hand, when the temperature detected by the sensor falls below a predetermined value, an abnormal increase in the high-pressure side pressure can be avoided by increasing the flow path resistance of the throttle means and reducing the rotation speed of the compressor.
[0065]
Further, since the refrigerant evaporates in the lower temperature region in the evaporator, the cooled space can be cooled to a predetermined low temperature. Thereby, the performance of the refrigerant cycle device can be improved. Further, by reducing the number of revolutions of the compressor, power consumption can be reduced.
[0066]
Since the pressure reducing means can be constituted only by a plurality of inexpensive capillary tubes without adjusting the opening degree of the valve using a conventional electric or mechanical expansion valve, the production cost is reduced. Will be able to do it.
[0067]
In particular, in claim 3, the flow path resistance can be changed only by providing the valve device for controlling the flow of the refrigerant to the second capillary tube, so that the production cost can be suppressed.
[0068]
Further, the present invention is suitable for a device using carbon dioxide whose pressure on the high pressure side becomes supercritical as a refrigerant as described in claim 4, and using such a carbon dioxide refrigerant as a refrigerant can contribute to environmental problems. become.
[0069]
In particular, the compressor includes first and second compression elements that are driven by driving elements, sucks and compresses refrigerant from the low-pressure side of the refrigerant circuit into the first compression element, and discharges the refrigerant from the first compression element. In the case where the intermediate-pressure refrigerant is sucked into the second compression element, compressed and discharged to the gas cooler, an abnormal increase in the high-pressure side pressure can be effectively eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigerant cycle device of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of an aperture mechanism according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a change in the internal temperature.
FIG. 4 is an enlarged view of a diaphragm mechanism according to another embodiment.
FIG. 5 is an enlarged view of a diaphragm mechanism according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 Compressor 20, 22 Refrigerant introduction pipe 24 Refrigerant discharge pipe 26, 28 Refrigerant pipe 35 Intermediate cooling circuit 40 Gas cooler 50 Internal heat exchanger 54, 56 Strainer 70 Discharge temperature sensor 72 High pressure switch 74 Outside air temperature sensor 76 Refrigerant temperature sensor 78 Return temperature Sensor 80 Microcomputer 90 Controller 91 Internal temperature sensor 92 Evaporator 94 Refrigerant piping 100 Condensing unit 105 Refrigeration equipment main body 110 Refrigerant cycle device 120 Throttle mechanism 158 First capillary tube 159 Second capillary tubes 160, 161 Refrigerant piping 162, 163 Valve device

Claims

In a refrigerant cycle device in which a compressor, a gas cooler, a throttle means, and an evaporator are sequentially connected to form a refrigerant circuit,
The throttle means comprises a plurality of capillary tubes, and comprises a control device for controlling the refrigerant flow to each capillary tube and the rotation speed of the compressor,
By controlling the refrigerant flow in the control device, it is possible to change the flow path resistance of the throttle means,
The controller is configured to reduce the flow path resistance of the throttle unit when the temperature detected by the sensor is equal to or higher than a predetermined value, based on an output of a sensor that detects a temperature of a space to be cooled substantially by the evaporator. The refrigerant cycle device increases the rotation speed of the compressor and decreases the rotation speed of the compressor when the rotation speed of the throttle unit decreases when the rotation speed falls below the set value.

The controller comprises: a first capillary tube; and a second capillary tube connected in parallel to the first capillary tube and having a smaller flow path resistance than the first capillary tube. And a valve device for controlling the flow of the refrigerant to each capillary tube. The control device is configured to flow the refrigerant through the second capillary tube when the temperature detected by the sensor for each valve device is equal to or higher than a predetermined value. 2. The refrigerant cycle device according to claim 1, wherein the controller controls the refrigerant to flow through the first capillary tube when the temperature falls below the set value.

The controller comprises: a first capillary tube; and a second capillary tube connected in parallel to the first capillary tube and having a smaller flow path resistance than the first capillary tube. A valve device connected to the second capillary tube for controlling the flow of the refrigerant to the second capillary tube, wherein the control device controls the second capillary tube to transmit the refrigerant when the temperature at which the sensor detects the valve device is equal to or higher than a predetermined value. 2. The refrigerant cycle device according to claim 1, wherein the controller controls the refrigerant to flow through the first capillary tube when the temperature falls below the set value.

While using carbon dioxide as a refrigerant,
The compressor includes first and second compression elements driven by a drive element, sucks refrigerant from the low pressure side of the refrigerant circuit into the first compression element, compresses the refrigerant, and converts the refrigerant from the first compression element. 4. The refrigerant cycle device according to claim 1, wherein the discharged intermediate-pressure refrigerant is sucked into the second compression element, compressed and discharged to the gas cooler.