JP2013228132A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機1、凝縮器2、電子膨張弁3、蒸発器4を冷媒配管10で順に連結して構成された冷媒回路を有する冷凍装置において、圧縮機1を駆動する電動機6を冷却した冷媒の温度を検出する温度センサー5aと、圧縮機1を駆動する電動機6を冷却した冷媒の圧力を検出する圧力センサー5bと、電動機6の回転数を制御して圧縮機1の運転容量を制御するインバータ11と、電動機6の出口に設置された温度センサー5aおよび圧力センサー5bにより検出された温度と圧力から冷媒の過熱度を検知し、その過熱度が圧縮機1の運転容量に応じた目標過熱度になるように、電子膨張弁3の弁開度を制御するコントローラ12とを備えている。
【選択図】図6
Description
そこで、その課題を解決するために、電動機を冷却したガス冷媒の過熱度で膨張機構を制御する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
その従来技術は、図7に示すように、蒸発器4に流入する冷媒流量を第1膨張機構3で、電動機6を冷却する冷媒流量を第2膨張機構7でそれぞれ行う。感温筒5は、蒸発器4出口のガス冷媒の温度と圧力を検出して、その検出部での過熱度が一定となるように第1膨張機構3の弁開度を制御し、蒸発器4に流入する冷媒流量を制御する。第1膨張機構3は、液バック防止のために圧縮機1の吸入部が確実にガス冷媒になるような過熱度を制御目標とするので、蒸発器4出口のガス冷媒の様相は、図8に示すようにガス冷媒となる。
また、特許文献2に記載の技術は、電動機6を冷却するために第2膨張機構7を備えた冷媒回路を付加しているが、冷凍装置の冷媒回路の部品点数や配管数が増加し、コストも増加するという課題がある。
図1は実施の形態1に係る冷凍装置の冷媒回路を示す図、図2は実施の形態1における蒸発器内および蒸発器出口の冷媒の様相を示す模式図である。
実施の形態1の冷凍装置は、圧縮機1、凝縮器2、膨張機構3、蒸発器4を冷媒配管10で順に連結して構成された冷媒回路を有している。圧縮機1とこの圧縮機1を駆動する電動機6の間には、膨張機構3の弁開度を制御する感温筒5が設置されている。この感温筒5は、電動機6を冷却したガス冷媒の温度および圧力を検出して過熱度を検知し、その過熱度が目標過熱度になるように膨張機構3の弁開度を制御する。
この冷媒回路を循環する冷媒は、圧縮機1により高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器2に流入して空気、水、又はブライン等の媒体と熱交換され、高温高圧の液冷媒となって膨張機構3に流入する。膨張機構3に流入した高温高圧の液冷媒は、膨張機構3の弁開度に応じて低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器4に流入する。蒸発器4に流入した低温低圧の気液二相冷媒は空気、水、又はブライン等の媒体と熱交換された後、電動機6に流入して電動機6を冷却し、圧縮機1により再び高温高圧のガス冷媒となる。
図3は実施の形態2に係る冷凍装置の冷媒回路を示す図、図4は圧縮機の容量を機械式制御で行った場合の冷却の能力負荷率の変化に対する入力負荷率の変化を示す曲線図、図5は圧縮機の容量をインバータ式制御で行った場合の冷却の能力負荷率の変化に対する入力負荷率の変化を示す曲線図である。なお、図1に示す実施の形態1と同様の部分には同じ符号を付している。
圧縮機1は、蒸発器4の蒸発負荷に対応するために運転容量を制御する。この運転容量の制御は、方式によって特性が異なり、圧縮機1の後部に流入したガス冷媒を吸入側にバイパスして冷媒吐出量を制御する機械式容量制御の場合は図4のような特性を持ち、本実施の形態2のように、回転数制御を行うインバータ式容量制御の場合は図5のような特性を持つ。
このため、電動機6を冷却した冷媒の過熱度が一定になるように、感温筒5で制御した場合でも、蒸発器4の出口の液冷媒の割合が大きく変化することがない。そのため、必要冷媒充填量の変化も小さく、広範囲に亘って同一の目標過熱度で膨張機構3を制御することができ、効率の良い運転が可能となる。
図6は実施の形態3に係る冷凍装置の冷媒回路を示す図である。なお、図3に示す実施の形態2と同様の部分には同じ符号を付している。また、図中には温度センサー5cと圧力センサー5dを示しているが、本実施の形態の変形例として記載している。
なお、実施の形態3では、目標過熱度の設定値の変更は、コントローラ12に手動で入力する方法や、圧縮機1の運転容量の制御状態に応じた最適な目標過熱度を予めコントローラ12に記憶させておくことについて説明したが、これに限定されるものではない。
Claims (4)
- 圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を冷媒配管で順に連結して構成された冷媒回路を有する冷凍装置において、
前記圧縮機を駆動する電動機を冷却した冷媒の温度および圧力を検出して前記冷媒の過熱度を検知し、該過熱度が目標過熱度になるように前記膨張機構の弁開度を制御する感温筒を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 前記電動機の回転数を制御するインバータを備え、
前記インバータによる前記電動機の回転数制御で前記圧縮機の運転容量を制御することを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。 - 圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、蒸発器を冷媒配管で順に連結して構成された冷媒回路を有する冷凍装置において、
前記圧縮機を駆動する電動機を冷却した冷媒の温度を検出する温度センサーと、
前記圧縮機を駆動する電動機を冷却した冷媒の圧力を検出する圧力センサーと、
前記電動機の回転数を制御して前記圧縮機の運転容量を制御するインバータと、
前記温度センサーおよび圧力センサーにより検出された温度と圧力から前記冷媒の過熱度を検知し、該過熱度が前記圧縮機の運転容量に応じた目標過熱度になるように、前記電子膨張弁の弁開度を制御するコントローラと
を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 前記蒸発器の出口に設置された温度センサーおよび圧力センサーを備え、
前記コントローラは、前記蒸発器の出口に設置された温度センサーおよび圧力センサーにより検出された温度と圧力から前記蒸発器出口の冷媒の過熱度を検知して液冷媒の割合を推定し、推定した液冷媒の割合に基づいて前記電動機を冷却した冷媒の目標過熱度を変更することを特徴とする請求項3記載の冷凍装置。
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