JP2005048989A

JP2005048989A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2005048989A
Application number: JP2003204400A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Shimodaira; 良美下平; 渉 ▲高▼橋; Wataru Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】低コストで、冷媒の圧力損失による冷凍能力の減少を防ぐことができる冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷媒を圧縮するコンプレッサ１０の吸入圧力を調整する比例制御弁８と、コンプレッサ１０の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する低圧センサ９と、コンプレッサ１０の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する高圧センサ１２とを有し、比例制御弁８を用いて、低圧センサ９により検出される冷媒の吸入圧力を、所定の吸入圧力以下に制御すると共に、高圧センサ１２により検出される冷媒の吐出圧力を、所定の吐出圧力以下に制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍車や鉄道コンテナ等の荷物庫には、荷物を保温（冷凍、冷蔵等）するための冷凍装置が設けられており、荷物庫内を所定の設定温度に維持するために、外部からの浸入熱負荷と同一の冷凍能力になるように、冷凍装置からの冷風の吹出温度を制御する必要がある。
【０００３】
具体的には、冷凍装置を構成するコンプレッサの吸入側に比例制御弁を設け、設定温度と吹出温度の偏差値に対して、比例制御弁の開度を算出して、適切な冷凍能力になるように制御している。又、コンプレッサの吸入側には、吸入圧力調整弁（以下、ＳＰＲと呼ぶ。）が設けられており、冷媒の低圧圧力の上昇により、負荷動力及び高圧圧力が制限を越えるのを防ぐために、低圧圧力が所定値以上にならないように、ＳＰＲにて低圧圧力を制御している。更に、コンプレッサの吸入側には、圧力制御弁が設けられており、冷媒の高圧圧力の上昇により、高圧スイッチが作動して装置自体が停止するのを防ぐために、高圧圧力が所定値以上にならないように、圧力制御弁にて吸入圧力を制御することで、高圧圧力を制御している。なお、ＳＰＲは、ホットガスバイパスの加熱運転やデフロスト（霜取）運転時には、冷媒の絞り装置の役割も果たしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−１８０５１７号公報
【特許文献２】
特開平１０−２３２０７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷凍装置では、コンプレッサの吸入側に、比例制御弁やＳＰＲや圧力制御弁等の複数の弁を設置しているため、製造コストが高くなり、又、これら複数の制御弁の使用による冷媒の圧力損失も増大するため、冷凍能力が減少してしまう問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、低コストで、冷媒の圧力損失による冷凍能力の減少を防ぐことができる冷凍装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置は、
冷媒を圧縮する圧縮手段の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
圧縮手段の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段とを有し、
吸入圧力調整手段を用いて、吸入圧力検出手段により検出される冷媒の吸入圧力を、所定の吸入圧力以下に制御することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置は、
冷媒を圧縮する圧縮手段の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
圧縮手段の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有し、
吸入圧力調整手段を用いて、吐出圧力検出手段により検出される冷媒の吐出圧力を、所定の吐出圧力以下に制御することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置は、
冷媒を圧縮する圧縮手段の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
圧縮手段の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段と、
圧縮手段の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有し、
吸入圧力調整手段を用いて、吸入圧力検出手段により検出される冷媒の吸入圧力を、所定の吸入圧力以下に制御すると共に、吐出圧力検出手段により検出される冷媒の吐出圧力を、所定の吐出圧力以下に制御することを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明に係る冷凍装置は、
上記冷凍装置において、
吸入圧力調整手段が、所定のパルス数毎に開度を調整して、所定の吸入圧力又は所定の吐出圧力に制御することを特徴とする。
【００１１】
なお、上記吸入圧力調整手段は、ホットガスバイパスの加熱運転やデフロスト運転時には、冷媒の絞り装置の役割も果たす。
【発明の実施の形態】
【００１２】
図１は、本発明に係る冷凍装置の実施形態の一例を示す構成図である。
【００１３】
本発明に係る冷凍装置は、主に、エバポレータユニット１とコンデンシングユニット２とから構成される。
【００１４】
冷却行程の場合、エバポレータユニット１では、コンデンシングユニット２から配管Ｌ１を経由して供給された高圧の液相冷媒が、イクスパンションバルブ５にて急速に断熱膨張されて低温低圧の液相冷媒となり、ディストリビュータ６にてエバポレータ３へ均等に分配される。エバポレータ３は、図面の都合上、１本の配管で図示しているが、多数の配管が並列に接続されて構成されている。エバポレータ３に流入された低温低圧の液相冷媒は、ここで周囲の空気の熱を奪って蒸発し低圧の気相冷媒となる。なお、図示していないが、エバポレータ３に対向してエバポレータファンが配設されており、エバポレータ３に冷却された空気を適切に還流するようにして、荷物庫内全体を適切に冷却している。
【００１５】
エバポレータ３にて気相状態となった冷媒は、その後ヒートアキュムレータ４へ流入され、ここで、エバポレータ３で蒸発しきれなかった液相冷媒と気相冷媒を分離する。これは、蒸発しきれない液冷媒がコンプレッサ１０に吸入されると、液圧縮によりコンプレッサ１０等が損傷するためである。そして、気相冷媒のみがコンデンシングユニット２へ、配管Ｌ２を経由して戻される。
【００１６】
又、加熱行程やデフロスト行程の場合、エバポレータユニット１では、コンデンシングユニット２から配管Ｌ３を経由して供給された高温高圧の気相冷媒が、ドレンパンヒータ７を経由した後、ディストリビュータ６を介して、エバポレータ３へ流入され、加熱やデフロストを行なう。そして、周囲に熱を放出した気相冷媒は、気相状態のままヒートアキュムレータ４を経由し、配管Ｌ２を経由して、コンデンシングユニット２へ戻される。
【００１７】
エバポレータユニット１から戻された気相冷媒は、適切な低圧圧力に調整されてコンプレッサ１０（圧縮手段）へ吸入される。従来の冷凍装置では、別途、吸入圧力調整弁（ＳＰＲ）をコンプレッサ１０の吸入側へ設けることで、コンプレッサ１０へ吸入される気相冷媒の低圧圧力を調整していた。しかし、本発明に係る冷凍装置では、ＳＰＲを廃止し、比例制御弁８（吸入圧力調整手段）とコンプレッサ１０との間の吸入側に設けた低圧センサ９（吸入圧力検出手段）と、吸入される気相冷媒の低圧圧力を調整することで冷凍能力の調整を行なう比例制御弁８とにより、ＳＰＲの機能を兼用するものとした。つまり、比例制御弁８は、冷凍能力制御と低圧圧力制御の役割を担うこととなる。
【００１８】
比例制御弁８は、ステッピングモータ等の駆動手段により、その開度を自由に制御できるものである。具体的な動作としては、低圧センサ９の検出圧力が所定値を超えた場合、比例制御弁８の開度を所定パルス数毎に徐々に閉じるように制御して、低圧センサ９の検出する低圧圧力を所定値以下へ制御する。そして、低圧センサ９の検出する低圧圧力が所定値以下になった時点で、比例制御弁８の閉動作を終了する（後述の図２のグラフ参照）。なお、比例制御弁８は、低圧圧力の異常低下が発生した場合には、上記と逆の開動作を行なうことで、低圧圧力を適切な圧力範囲に上昇するようにしてもよい。
【００１９】
所定の低圧圧力にされた気相冷媒は、コンプレッサ１０に吸入され、所定の高圧圧力まで圧縮されて吐出される。コンプレッサ１０には、安全装置として高圧スイッチ１１が設けられ、何らかの異常等により、吐出圧力が所定値以上になった場合、異常運転による故障等を未然に防ぐため、コンプレッサ１０の動作を停止するようになっている。
【００２０】
従来の冷凍装置では、別途、圧力制御弁をコンプレッサ１０の吸入側へ設けることで、コンプレッサ１０から吐出される気相冷媒の高圧圧力を制御していた。しかし、本発明に係る冷凍装置では、コンプレッサ１０とオイルセパレータ１３との吐出側に、新たに高圧センサ１２（吐出圧力検出手段）を設け、前述の比例制御弁８と高圧センサ１２とを用いることで、圧力制御弁の機能を兼用するものとした。つまり、比例制御弁８は、前述の冷凍能力制御と低圧圧力制御に加えて、高圧圧力制御の役割も担うこととなる。
【００２１】
具体的な動作としては、高圧センサ１２の検出する吐出圧力が所定値を超えた場合、比例制御弁８の開度を所定パルス数毎に徐々に閉じるように制御して、高圧センサ１２の検出する吐出圧力を所定値以下へ制御する。そして、高圧センサ１２の検出圧力が所定値以下へなった時点で、比例制御弁８の閉動作を終了する（後述の図３のグラフ参照）。
【００２２】
所定の高圧圧力に圧縮された気相冷媒は、オイルセパレータ１３を経由して、コンデンサライン側（配管Ｌ１側）又はホットガスライン側（配管Ｌ３側）へ流入される。オイルセパレータ１３では、冷媒中に混入されたコンプレッサ１０の潤滑油を、コンプレッサ１０の吐出側で気相冷媒と分離し、潤滑油のみをコンプレッサ１０の吸入側へ還流するようにしている。これは、潤滑油がエバポレータ３やコンデンサ１５に流入すると熱伝導を妨げるためである。
【００２３】
冷却行程の場合、コンデンサ電磁弁１４が開き、デフロスト電磁弁２０が閉じることで、コンデンサ１５に高温高圧の気相冷媒が流入される。ここで、高温高圧の気相冷媒は冷却されて（熱を放出して）、凝縮して高圧の液相冷媒となる。そして、液相状態となった冷媒は、レシーバ１６に流入される。レシーバ１６では、負荷変動によるエバポレータ３内の冷媒量の変動を吸収するために、余分な液相冷媒が貯留され、適切な量の液相冷媒がドライヤ１８に流入される。
【００２４】
ドライヤ１８では、液相冷媒中の水分が取り除かれている。これは、冷媒中の水分を取り除くことで、イクスパンションバルブ５等の細い穴に分離した水分が凍りつき、冷媒がエバポレータ３に流れなくなるのを防止するためである。水分が取り除かれた液相冷媒は、配管中の液相冷媒の流れを目視確認できるサイトグラス１９を経由して、配管Ｌ１を通過してエバポレータユニット１へ供給される。
【００２５】
又、加熱行程やデフロスト行程の場合、デフロスト電磁弁２０が開き、コンデンサ電磁弁１４が閉じることで、ホットガスライン側（配管Ｌ３側）に高温高圧の気相冷媒が流入され、その高温高圧の気相冷媒が、配管Ｌ３を通過してエバポレータユニット１へ供給される。
【００２６】
次に、図２及び図３を用いて、本発明に係る冷凍装置における低圧圧力制御及び高圧圧力制御を説明する。
【００２７】
図２は、本発明に係る冷凍装置における低圧圧力制御を説明するグラフである。
図２中、ＨＰは高圧圧力側の検出圧力値を、ＬＰは低圧圧力側の検出圧力値を、ＥＶはエバポレータの出口の圧力値を、Ｔｓは設定温度を示す。
【００２８】
図２に示すように、本発明に係る冷凍装置では、ＬＰ所定値以下になるように、比例制御弁の開度を所定パルス数毎に徐々に閉じるように制御しているので、低圧圧力ＬＰが速やかにＬＰ所定値以下に制御されることとなる。そして、ＬＰ所定値以下へなった時点で、比例制御弁の閉動作を終了するようにしている。したがって、低圧圧力ＬＰが速やかにＬＰ所定値以下に制御されるため、高圧圧力ＨＰ側への圧力変動へもほとんど影響なく、高圧圧力ＨＰも速やかに適切な圧力へ制御することが可能となる。
【００２９】
図３は、本発明に係る冷凍装置における高圧圧力制御を説明するグラフである。
図３中、ＨＰは高圧圧力側の検出圧力値を、ＬＰは低圧圧力側の検出圧力値を、ＥＶはエバポレータの出口の圧力値を、Ｔｓは設定温度を示す。
【００３０】
図３に示すように、本発明に係る冷凍装置では、高圧圧力ＨＰがＨＰ所定値以上になった場合、ＨＰ所定値以下になるように、比例制御弁の開度を所定パルス数毎に徐々に閉じるように制御しているので、高圧圧力ＨＰが速やかにＨＰ所定値以下に制御されることとなる。そして、ＨＰ所定値以下へなった時点で、比例制御弁の閉動作を終了するようにしている。したがって、高圧圧力ＨＰが速やかにＨＰ所定値以下に制御されるため、高圧圧力ＨＰを適切な圧力へ制御することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、吸入圧力調整弁や圧力制御弁の替わりに、低圧センサや高圧センサを設けて、比例制御弁にて冷媒の圧力を調整するので、低コストの冷凍装置を構成することができる。
【００３２】
又、吸入圧力調整弁や圧力制御弁を廃止したので、吸入圧力調整弁や圧力制御弁での圧力損失がなくなり、冷凍能力の減少を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍装置の実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る冷凍装置における低圧圧力制御を説明するグラフである。
【図３】本発明に係る冷凍装置における高圧圧力制御を説明するグラフである。
【符号の説明】
１エバポレータユニット
２コンデンシングユニット
３エバポレータ
４ヒートアキュムレータ
５イクスパンションバルブ
６ディストリビュータ
７ドレンパンヒータ
８比例制御弁
９低圧センサ
１０コンプレッサ
１１高圧スイッチ
１２高圧センサ
１３オイルセパレータ
１４コンデンサ電磁弁
１５コンデンサ
１６レシーバ
１７液インジェクション電磁弁
１８ドライヤ
１９サイトグラス
２０デフロスト電磁弁

Claims

冷媒を圧縮する圧縮手段の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
前記圧縮手段の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段とを有し、
前記吸入圧力調整手段を用いて、前記吸入圧力検出手段により検出される冷媒の吸入圧力を、所定の吸入圧力以下に制御することを特徴とする冷凍装置。
冷媒を圧縮する圧縮手段の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
前記圧縮手段の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有し、
前記吸入圧力調整手段を用いて、前記吐出圧力検出手段により検出される冷媒の吐出圧力を、所定の吐出圧力以下に制御することを特徴とする冷凍装置。
冷媒を圧縮する圧縮手段の吸入圧力を調整する吸入圧力調整手段と、
前記圧縮手段の吸入側に設けられ、冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段と、
前記圧縮手段の吐出側に設けられ、冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段とを有し、
前記吸入圧力調整手段を用いて、前記吸入圧力検出手段により検出される冷媒の吸入圧力を、所定の吸入圧力以下に制御すると共に、前記吐出圧力検出手段により検出される冷媒の吐出圧力を、所定の吐出圧力以下に制御することを特徴とする冷凍装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍装置において、
前記吸入圧力調整手段は、所定のパルス数毎に開度を調整して、所定の吸入圧力又は所定の吐出圧力に制御することを特徴とする冷凍装置。