JP2004317034A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機1、凝縮器2、受液器5、過冷却器3の順に接続して冷凍装置が構成されている。過冷却器の下流側からは圧縮機の吸入側に接続される液バイパス回路10が設けられ、この液バイパス回路には開閉弁12と電子膨張弁11を有している。圧縮機吐出側温度が設定温度以上になると開閉弁12を開にすると共に、電子膨張弁11の開度を圧縮機駆動周波数に応じて制御する制御手段16を備え、初期液バイパス流量を冷凍サイクルの冷媒循環量に応じて制御し、常に安定した吐出ガス温度で運転する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、凝縮器、受液器、過冷却器を順に接続した冷凍装置に関し、特に受液器の後にある過冷却器の下流側配管から圧縮機吸入側に液冷媒の一部を導入する液バイパス回路を備えたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の冷凍装置としては、例えば特許文献1記載のように、一定速圧縮機を搭載した冷凍装置において、圧縮機吸入側へ流量調整機構を介して液冷媒を導入する液インジェクション回路を備え、圧縮機の吐出ガス温度を制御するようにしたものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−38389号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術は、駆動周波数可変のインバータ圧縮機ではないため、冷媒循環量が大きく変化することがなく、このため冷媒循環量変化によって前記流量調整機構の開度を調整することに関して考慮されていなかった。
【0005】
しかし、インバータ圧縮機を搭載している冷凍装置では、運転周波数に応じて冷媒循環量が大きく変化するため、前記液インジェクション回路(液バイパス回路)を流れる初期液バイパス流量を最適流量に制御し、安定した最適な吐出ガス温度を保つことが重要である。
【0006】
本発明の目的は、圧縮機の運転周波数により、液バイパス回路を流れる初期液バイパス流量を制御して、安定した吐出ガス温度が得られる冷凍装置を得ることにある。
【0007】
本発明の他の目的は、前記初期液バイパス流量を適正化して、吐出ガス温度を安定化させることによる信頼性を向上することにある。
【0008】
本発明の更に他の目的は、夏期の高外気温時においてもフラッシュガスの発生を防ぎ、吐出ガス温度を安定化させることを可能にすると同時に、冷凍能力増大による性能向上も可能とし、液バイパス時の性能低下を最小限に抑えることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、駆動周波数が可変のインバ−タ圧縮機、凝縮器、受液器、過冷却器を順に接続し、受液器の後にある過冷却器の下流側配管から圧縮機吸入側に液冷媒の一部を導入する液バイパス回路を備えた冷凍装置において、前記液バイパス回路途中に液バイパス回路開閉用の開閉弁と液バイパス流量を可変するための流量調整手段とを設け、前記圧縮機の吐出側温度(吐出ガス温度又は吐出配管温度或いは圧縮機温度)が予め設定された温度以上となった時、前記液バイパス回路の開閉弁を開にすると共に、前記流量調整手段を前記圧縮機の駆動周波数に応じて制御する制御手段を備え、前記液バイパス回路に流れる初期液バイパス流量を制御するようにしたことを特徴とする。
【0010】
ここで、前記流量調整手段を電子膨張弁で構成し、前記圧縮機の吐出側温度または吐出ガス過熱度が予め設定された温度以下となった時、前記液バイパス回路の電磁弁を閉にすると共に、前記電子膨張弁は開状態に保持するように制御すると良い。このように、液バイパス回路を閉とする時は電子膨張弁を全閉とせず、液バイパス回路の電磁弁で回路を閉とすることで、電子膨張弁の全閉動作を極力行わないようにし、電子膨張弁の信頼性を向上できる。
【0011】
また、前記インバータ圧縮機の起動時に前記液バイパス回路に流す初期液バイパス流量は、インバータ圧縮機の起動時或いは起動直前の圧縮機の吐出側温度により決定するようにしても良い。このようにすれば、起動時の過渡的な吐出ガス温度上昇を防止して吐出ガス温度を安定させることができ、圧縮機の信頼性を向上できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図1は本発明の冷凍装置の一実施例を示す基本冷凍サイクルの図である。図において、Iは空冷一体型冷凍装置、IIは低圧側機器であり、これらが配管接続部18及び19で接続され、冷凍サイクルを構成している。1はスクロール式のインバータ圧縮機、2は圧縮機1の下流側に設けられた凝縮器で、前記圧縮機1から吐出されたガス冷媒は、凝縮器2において冷却ファン14からの冷却風により冷却され、凝縮して液冷媒となる。一度凝縮した液冷媒は、一旦、受液器5に蓄えられ、その後前記凝縮器2と一体構造に構成された過冷却器3で再度冷却される。過冷却された液冷媒は、ドライヤ9、サイトグラス8を通過し、電磁弁7、膨張弁6、蒸発器4等から構成された低圧機器II内で蒸発し、再びガス冷媒となる。その後、アキュームレータ13を通り前記スクロール圧縮機1へ吸入される。
【0013】
過冷却器3より下流側の液冷媒配管とインバータスクロール圧縮機1の吸入側配管は、液バイパス配管(液バイパス回路)10により接続されており、この液バイパス配管10には液バイパス回路を開閉する電磁弁12と液バイパス量を制御する電子膨張弁(流量調整手段)11が設けられている。この流量調整手段としては、電子膨張弁11の代わりに多段階に流量制御ができるように複数のキャピラリチューブで構成しても良い。
【0014】
スクロール圧縮機1の吐出側温度(或いは吐出ガス温度)は吐出ガス温度センサ15により検知され、コントローラ(制御手段)16に入力される。コントローラ16は、予め設定されている制御温度帯に吐出ガス温度が収束するように、電子膨張弁11の開度を制御し、インバータスクロール圧縮機1の吸入側配管に、液冷媒のバイパスを行う。この実施例では吐出配管に温度センサ15を設けるようにした例を示したが、圧縮機の吐出側温度は、吐出ガス温度を直接検出したり、或いは密閉容器内に圧縮機部及びモータを収容した密閉型圧縮機を使用するものでは圧縮機容器(密閉容器)の温度を測定するようにしても検出可能である。
【0015】
低圧機器IIの負荷が低下し、圧力センサ17により検出される吸入ガス圧力が低下し、インバータスクロール圧縮機1の停止圧力に達すると、圧縮機1は停止され、同時に液バイパス配管10に設置された電磁弁12も閉とされる。これにより、停止中にスクロール圧縮機1へ液冷媒が流入するのを防止できる。
その後、低圧機器IIの負荷が増加し、吸入ガス圧力が上昇して運転圧力に達したら、冷凍装置Iのインバータスクロール圧縮機1の運転を再開する。
【0016】
図2により、上記実施例における液バイパス回路10のON/OFF制御について説明する。
圧縮機運転中に、該圧縮機の吐出側温度が前記液バイパス回路を開(ON)にする温度まで上昇したら、液バイパス回路に設けられている電磁弁12をON(開)にし、それと同時に電子膨張弁11の開度を、吐出側温度が液バイパスON温度に到達したときのインバータ圧縮機1の運転周波数に基づき、予め設定されている開度に制御する。
【0017】
圧縮機の運転周波数によって電子膨張弁11の初期開度を変更(制御)するのは、運転周波数により冷凍装置の冷媒循環量が異なり、それによって必要な液バイパス流量も異なるためである。初期開度が適切でなく、初期流量が少ない場合は吐出ガス温度上昇を抑制できず過熱運転となり、逆に初期流量が多い場合は過渡的な液戻り運転となり液圧縮などが生じて圧縮機の信頼性を低下させることになる。
液バイパス回路10をONとした後、吐出側温度が、液バイパス回路を閉(OFF)にする温度又は過熱度まで低下したら、電磁弁12をOFF(閉)にして液バイパス回路10からの液注入(液バイパス)を停止する。
【0018】
なお、液バイパスをOFF時の電子膨張弁11の開度は、液バイパスをOFFする温度又は過熱度に達する前(好ましくは直前)の開度のままとし、全閉動作を行わないようにすることにより、電子膨張弁11の信頼性を向上できる。再び圧縮機吐出側温度が上昇し、液バイパスをONする温度まで上昇したら、電磁弁12をONにして液バイパス回路を連通させ、電子膨張弁11の開度はその時の圧縮機運転周波数に応じて制御し、液バイパス流量を適切な流量とする。
【0019】
電子膨張弁11の開度を、圧縮機運転周波数に応じて予め決められた開度にしても吐出側温度が低下しない場合は、開度をさらに大きくして温度が適切な温度となるよう制御し、逆に吐出側温度が低下しすぎた場合は開度を小さくして適切な温度となるよう制御する。
【0020】
圧縮機起動時における前記電子膨張弁11の開度制御フローの一例を図3により説明する。
冷凍装置Iの運転条件が成立し、インバータ圧縮機1を駆動させる前(或いは再起動させる前)に、圧縮機吐出側温度(例えば吐出管温度或いは圧縮機容器温度でも良い)を検出する。その検出された吐出側温度によって、前記電子膨張弁11は、予め設定された初期開度に制御され、液バイパスを行う。即ち、吐出側温度が高い状態からの運転開始時は、液バイパス量を多くして過渡的な吐出側温度上昇を防止し、逆に吐出側温度が低い状態からの運転開始時は、液バイパス量を少量若しくは0にして吐出ガス過熱度が確保されるように制御され、圧縮機の信頼性を向上させる。例えば、図3に示すように吐出側温度Tdが100℃より高い場合には電子膨張弁の初期開度をAとし、Tdが100〜70℃の場合は前記初期開度をB(B<A)とし、更にTdが70℃以下の場合には前記初期開度をC(C<B<A)とする。初期開度Cは0(電子膨張弁開度を0又は電磁弁12を閉)としても良い。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、インバ−タ圧縮機、凝縮器、受液器、過冷却器を順に接続し、過冷却器下流側配管から圧縮機吸入側に液冷媒の一部を導入する液バイパス回路を備え、この液バイパス回路に圧縮機の駆動周波数に応じて制御される流量調整手段を設けて初期液バイパス流量を制御するようにしたので、冷媒循環量が大きく変化しても初期液バイパス流量を適正化して、圧縮機吐出側温度を安定化させることができる効果がある。この結果、冷凍装置(特に圧縮機)の信頼性を向上できる。
【0022】
また、液バイパス回路からの液バイパスをしない条件になった場合でも、電子膨張弁を開状態に保持するように構成したものでは、電子膨張弁の全閉制御を極力行わないようにできるから、電子膨張弁の信頼性も向上できる効果がある。
【0023】
更に、前記液バイパス回路に流す初期液バイパス流量を、インバータ圧縮機の起動前の吐出側温度により決定することにより、吐出ガス過熱度を適正な状態に確保され、圧縮機の信頼性を向上できる。
【0024】
また、本発明によれば、凝縮器、受液器、過冷却器を順に接続し、過冷却器下流側配管から圧縮機吸入側に液冷媒の一部を導入するようにしているから、夏期の高外気温時においてもフラッシュガスの発生を防ぎ、吐出ガス温度を安定化させることができ、更に冷凍能力増大による性能向上も可能となり、液バイパス時の性能低下を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷凍装置の一実施例を示す冷凍サイクル系統図。
【図2】図1に示す液バイパス回路のON/OFF制御について説明する線図。
【図3】本実施例の圧縮機起動時における電子膨張弁の開度制御を説明するフロー図。
【符号の説明】
I…空冷一体型冷凍装置、II…低圧側機器、1…圧縮機、2…凝縮器、3…過冷却器、4…蒸発器、5…受液器、6…膨張弁、7…電磁弁、8…サイトグラス、9…ドライヤ、10…液インジェクション配管(液バイパス回路)、11…電子膨張弁(流量調整手段)、12…電磁弁(開閉弁)、13…アキュームレータ、14…冷却ファン、15…吐出ガス温度センサ(吐出側温度センサ)、16…コントローラ(制御手段)、17…圧力センサ、18,19…配管接続部。
Claims (3)
- 駆動周波数が可変のインバ−タ圧縮機、凝縮器、受液器、過冷却器を順に接続し、受液器の後にある過冷却器の下流側配管から圧縮機吸入側に液冷媒の一部を導入する液バイパス回路を備えた冷凍装置において、
前記液バイパス回路途中に液バイパス回路開閉用の開閉弁と液バイパス流量を可変するための流量調整手段とを設け、
前記圧縮機の吐出側温度が予め設定された温度以上となった時、前記液バイパス回路の開閉弁を開にすると共に、前記流量調整手段を前記圧縮機の駆動周波数に応じて制御する制御手段を備え、前記液バイパス回路に流れる初期液バイパス流量を制御するようにしたことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、前記流量調整手段を電子膨張弁で構成し、前記圧縮機の吐出側温度または吐出ガス過熱度が予め設定された温度以下となった時、前記液バイパス回路の電磁弁を閉にすると共に、前記電子膨張弁は開状態に保持することを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1において、前記インバータ圧縮機の起動時に前記液バイパス回路に流す初期液バイパス流量は、インバータ圧縮機の起動時或いは起動直前の圧縮機の吐出側温度により決定するようにしたことを特徴とする冷凍装置。
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