JP2024066056A

JP2024066056A - Refrigeration equipment

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Publication number: JP2024066056A
Application number: JP2022175292A
Authority: JP
Inventors: 拓巳臼井
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2022-11-01
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2024-05-15

Abstract

【課題】圧縮機の異常高温を防止しつつ、蒸発器による冷却能力を増大させる。【解決手段】冷凍装置１００は、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４および蒸発器５が接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１を備える。凝縮器３は、冷媒を冷却水と熱交換させる。冷媒回路１は、蒸発器５から圧縮機２へ流れる冷媒を、凝縮器３で熱交換した後の冷却水と熱交換させて冷却する冷却熱交換器６を有している。【選択図】図１[Problem] To increase the cooling capacity of the evaporator while preventing abnormally high temperatures in the compressor. [Solution] A refrigeration system 100 includes a refrigerant circuit 1 that performs a vapor compression refrigeration cycle by connecting a compressor 2, a condenser 3, an expansion valve 4, and an evaporator 5. The condenser 3 exchanges heat between the refrigerant and cooling water. The refrigerant circuit 1 includes a cooling heat exchanger 6 that cools the refrigerant flowing from the evaporator 5 to the compressor 2 by exchanging heat with the cooling water after heat exchange in the condenser 3. [Selected Figure] Figure 1

Description

本開示の技術は、冷凍装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a refrigeration device.

例えば特許文献１に開示の冷凍装置は、圧縮機が異常高温となるのを防止するための液インジェクション管を備えている。具体的に、特許文献１の液インジェクション管は、凝縮器から流出した液冷媒の一部を、圧縮機の吸入管にインジェクションする。これにより、圧縮機の吸入冷媒が液冷媒によって冷却され、圧縮機の異常高温が防止される。 For example, the refrigeration device disclosed in Patent Document 1 is equipped with a liquid injection tube to prevent the compressor from becoming abnormally hot. Specifically, the liquid injection tube in Patent Document 1 injects a portion of the liquid refrigerant flowing out of the condenser into the suction tube of the compressor. This allows the suction refrigerant of the compressor to be cooled by the liquid refrigerant, preventing the compressor from becoming abnormally hot.

特開２０１８－８７６８８号公報JP 2018-87688 A

ところで、前述した特許文献１のような冷凍装置では、蒸発器による冷却能力が低下してしまう問題がある。即ち、凝縮器から流出した液冷媒の一部が蒸発器をバイパスして圧縮機の吸入管に供給されるので、その分、凝縮器から蒸発器へ流れる冷媒流量が減少してしまう。 However, in a refrigeration system such as that described in Patent Document 1, there is a problem in that the cooling capacity of the evaporator decreases. That is, a portion of the liquid refrigerant flowing out of the condenser bypasses the evaporator and is supplied to the suction pipe of the compressor, and the amount of refrigerant flowing from the condenser to the evaporator decreases accordingly.

本開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機の異常高温を防止しつつ、蒸発器による冷却能力を増大させることにある。 The technology disclosed herein was developed in light of these circumstances, and its purpose is to increase the cooling capacity of the evaporator while preventing the compressor from becoming abnormally hot.

本開示の冷凍装置は、圧縮機、放熱器、膨張機構および蒸発器が接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えている。前記放熱器は、冷媒を冷却媒体と熱交換させる。前記冷媒回路は、前記蒸発器から前記圧縮機へ流れる冷媒を、前記放熱器で熱交換した後の前記冷却媒体と熱交換させて冷却する冷却熱交換器を有している。 The refrigeration device disclosed herein includes a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle by connecting a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and an evaporator. The radiator exchanges heat between the refrigerant and a cooling medium. The refrigerant circuit includes a cooling heat exchanger that cools the refrigerant flowing from the evaporator to the compressor by exchanging heat with the cooling medium after heat exchange in the radiator.

前記の構成では、冷媒回路を冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。つまり、圧縮機で圧縮された冷媒は、放熱器に流れて、水等の冷却媒体と熱交換して放熱する。放熱器で放熱した冷媒は、膨張機構に流れて膨張する。膨張機構で膨張した冷媒は、蒸発器に流れて、空気等の対象物と熱交換して吸熱し、対象物が冷却される。冷媒は、吸熱することで蒸発する。蒸発器で蒸発した冷媒は、圧縮機へ戻り、再び圧縮される。 In the above configuration, the refrigerant circulates through the refrigerant circuit to perform a vapor compression refrigeration cycle. That is, the refrigerant compressed in the compressor flows to the radiator, where it exchanges heat with a cooling medium such as water and dissipates heat. The refrigerant that dissipates heat in the radiator flows to the expansion mechanism and expands. The refrigerant that expands in the expansion mechanism flows to the evaporator, where it exchanges heat with an object such as air and absorbs heat, cooling the object. The refrigerant evaporates by absorbing heat. The refrigerant that evaporated in the evaporator returns to the compressor and is compressed again.

ここで、蒸発器で蒸発した冷媒は、圧縮機へ流れる際、冷却熱交換器で冷却される。具体的に、冷却熱交換器には、蒸発器から冷媒が流入する一方、放熱器で冷媒と熱交換した後の冷却媒体が供給される。冷却熱交換器では、冷媒が冷却媒体と熱交換して放熱し、冷却される。冷却熱交換器で冷却された冷媒は、圧縮機に流れる。こうして、圧縮機の吸入冷媒が冷却されることで、圧縮機の異常高温が防止される。そして、冷却熱交換器においては、冷媒の冷却源として、放熱器で用いた後の冷却媒体が利用される。そのため、従来のように放熱器を流出した冷媒の一部を圧縮機の吸入側にインジェクションするインジェクション量が低減され得る。インジェクション量が低減されることで、冷媒回路において蒸発器へ流れる冷媒流量が増大する。これにより、圧縮機の異常高温を防止しつつ、蒸発器による冷却能力を増大させることができる。 Here, the refrigerant evaporated in the evaporator is cooled in the cooling heat exchanger when it flows to the compressor. Specifically, the refrigerant flows into the cooling heat exchanger from the evaporator, while the cooling medium after heat exchange with the refrigerant in the radiator is supplied. In the cooling heat exchanger, the refrigerant exchanges heat with the cooling medium, radiating heat, and is cooled. The refrigerant cooled in the cooling heat exchanger flows into the compressor. In this way, the refrigerant sucked into the compressor is cooled, thereby preventing the compressor from becoming abnormally high temperature. In the cooling heat exchanger, the cooling medium after being used in the radiator is used as a cooling source for the refrigerant. Therefore, the injection amount of a part of the refrigerant that flows out of the radiator to the suction side of the compressor as in the conventional method can be reduced. By reducing the injection amount, the flow rate of the refrigerant flowing to the evaporator in the refrigerant circuit increases. This makes it possible to increase the cooling capacity of the evaporator while preventing the compressor from becoming abnormally high temperature.

前記冷媒回路は、バイパス管と、流路切換機構とをさらに有していてもよい。前記バイパス管は、流入端および流出端が、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する吸入管に接続され、前記冷却熱交換器が設けられているものである。前記流路切換機構は、所定の条件に基づき、蒸発器から流出した冷媒が前記バイパス管に流れるのを阻止する状態と蒸発器から流出した冷媒の少なくとも一部が前記バイパス管に流れる状態とを切り換える。 The refrigerant circuit may further include a bypass pipe and a flow path switching mechanism. The bypass pipe has an inlet end and an outlet end connected to a suction pipe connecting the evaporator and the compressor, and is provided with the cooling heat exchanger. The flow path switching mechanism switches between a state in which the refrigerant flowing out of the evaporator is prevented from flowing into the bypass pipe and a state in which at least a portion of the refrigerant flowing out of the evaporator flows into the bypass pipe based on a predetermined condition.

前記の構成では、バイパス管は、その流入端および流出端が吸入管に接続されて吸入管の一部をバイパスする。そして、蒸発器から圧縮機へ流れる冷媒の流路が、所定の条件に基づいて切り換えられる。つまり、冷却熱交換器によって冷媒を冷却し得る場合には、蒸発器から流出した冷媒の全量または一部はバイパス管を通過して圧縮機へ流れる。そのため、冷媒を冷却熱交換器で冷却したうえで圧縮機へ流すことができる。したがって、圧縮機の異常高温を防止することができる。 In the above configuration, the bypass pipe has its inlet and outlet ends connected to the suction pipe, bypassing part of the suction pipe. The flow path of the refrigerant flowing from the evaporator to the compressor is switched based on predetermined conditions. In other words, if the refrigerant can be cooled by the cooling heat exchanger, all or part of the refrigerant flowing out of the evaporator passes through the bypass pipe and flows to the compressor. Therefore, the refrigerant can be cooled by the cooling heat exchanger before being passed to the compressor. This makes it possible to prevent the compressor from becoming abnormally hot.

前記流路切換機構は、前記吸入管における前記バイパス管の前記流入端よりも上流側の冷媒である上流側冷媒の温度が、前記放熱器で熱交換した後の前記冷却媒体の温度である対象温度以下の場合には、前記上流側冷媒が前記バイパス管に流れるのを阻止し、前記上流側冷媒の温度が前記対象温度よりも高い場合には、前記上流側冷媒を前記バイパス管に流すようにしてもよい。 The flow path switching mechanism may prevent the upstream refrigerant, which is the refrigerant upstream of the inlet end of the bypass pipe in the suction pipe, from flowing into the bypass pipe when the temperature of the upstream refrigerant is equal to or lower than a target temperature, which is the temperature of the cooling medium after heat exchange in the radiator, and may allow the upstream refrigerant to flow into the bypass pipe when the temperature of the upstream refrigerant is higher than the target temperature.

前記の構成では、上流側冷媒の温度が対象温度以下である場合は、上流側冷媒はバイパス管を通過することなく吸入管を通って圧縮機へ流れる。つまり、上流側冷媒は冷却熱交換器を通過することなく圧縮機へ流れる。そのため、圧縮機の吸入冷媒が冷却媒体によって加熱されることを防止し得る。一方、上流側冷媒の温度が対象温度よりも高い場合は、上流側冷媒はバイパス管を通過して圧縮機へ流れる。つまり、上流側冷媒は冷却熱交換器を通過して圧縮機へ流れる。そのため、圧縮機の吸入冷媒を冷却媒体によって冷却することができる。このように、上流側冷媒を冷却したうえで圧縮機へ流すことができる。したがって、さらに確実に圧縮機の異常高温を防止することができる。 In the above configuration, when the temperature of the upstream refrigerant is equal to or lower than the target temperature, the upstream refrigerant flows to the compressor through the suction pipe without passing through the bypass pipe. In other words, the upstream refrigerant flows to the compressor without passing through the cooling heat exchanger. This can prevent the refrigerant sucked into the compressor from being heated by the cooling medium. On the other hand, when the temperature of the upstream refrigerant is higher than the target temperature, the upstream refrigerant flows to the compressor through the bypass pipe. In other words, the upstream refrigerant flows to the compressor through the cooling heat exchanger. This allows the refrigerant sucked into the compressor to be cooled by the cooling medium. In this way, the upstream refrigerant can be cooled before being flowed to the compressor. This can more reliably prevent the compressor from becoming abnormally hot.

前記冷媒回路は、インジェクション管と、調整機構とをさらに有していてもよい。前記インジェクション管は、流入端が、前記放熱器と前記膨張機構とを接続する高圧液管に接続され、流出端が前記吸入管に接続され、前記高圧液管の冷媒の一部を前記吸入管にインジェクションする。前記調整機構は、前記インジェクション管のインジェクション量を、前記吸入管における前記バイパス管の前記流出端および前記インジェクション管の前記流出端よりも下流側の冷媒の温度に応じて調整する。 The refrigerant circuit may further include an injection pipe and an adjustment mechanism. The injection pipe has an inflow end connected to a high-pressure liquid pipe connecting the radiator and the expansion mechanism, an outflow end connected to the suction pipe, and injects a portion of the refrigerant in the high-pressure liquid pipe into the suction pipe. The adjustment mechanism adjusts the injection amount of the injection pipe according to the temperature of the refrigerant in the suction pipe downstream of the outflow end of the bypass pipe and the outflow end of the injection pipe.

前記の構成では、高圧液管の冷媒の一部がインジェクション管を介して吸入管にインジェクションされると、吸入管の冷媒が高圧液管の冷媒によって冷却される。そのため、吸入管の冷媒は、冷却熱交換器およびインジェクション管の２段階で冷却され得る。つまり、インジェクション管による冷却量は、吸入管の冷媒に対する必要冷却量の一部を賄えるものであればよい。そのため、インジェクション管のインジェクション量が従来より低減される。インジェクション量は、インジェクション管が賄わなければならない冷却量に応じて調整機構によって調整される。なお、吸入管の冷媒に対する必要冷却量は、蒸発器から吸入管に流出した冷媒を所定の温度（即ち、圧縮機の吸入温度の目標値）に冷却するために必要な冷却量である。 In the above configuration, when a portion of the refrigerant in the high-pressure liquid pipe is injected into the suction pipe through the injection pipe, the refrigerant in the suction pipe is cooled by the refrigerant in the high-pressure liquid pipe. Therefore, the refrigerant in the suction pipe can be cooled in two stages: by the cooling heat exchanger and by the injection pipe. In other words, the amount of cooling by the injection pipe only needs to cover a portion of the required amount of cooling for the refrigerant in the suction pipe. Therefore, the injection amount of the injection pipe is reduced compared to the conventional method. The injection amount is adjusted by an adjustment mechanism according to the amount of cooling that the injection pipe must cover. The required amount of cooling for the refrigerant in the suction pipe is the amount of cooling required to cool the refrigerant that flows from the evaporator to the suction pipe to a predetermined temperature (i.e., the target value of the suction temperature of the compressor).

前記インジェクション管の前記流出端は、前記吸入管における前記バイパス管の前記流出端よりも下流側の部分に接続されていてもよい。 The outflow end of the injection pipe may be connected to a portion of the intake pipe downstream of the outflow end of the bypass pipe.

前記の構成では、吸入管の冷媒が、冷却熱交換器で冷却された後、インジェクション管によるインジェクションによってさらに冷却される。そのため、例えば吸入管の冷媒がインジェクション管によるインジェクションで冷却された後に冷却熱交換器で冷却される場合と比べて、前記対象温度を低い値に設定しなくてもよい。その結果、放熱器に供給される冷却媒体として、低温の冷却媒体を用意しなくてもよい。 In the above configuration, the refrigerant in the suction pipe is cooled by the cooling heat exchanger, and then further cooled by injection through the injection pipe. Therefore, the target temperature does not need to be set to a low value, compared to, for example, a case where the refrigerant in the suction pipe is cooled by injection through the injection pipe and then cooled by the cooling heat exchanger. As a result, it is not necessary to prepare a low-temperature cooling medium as the cooling medium supplied to the radiator.

本開示の冷凍装置によれば、圧縮機の異常高温を防止しつつ、蒸発器による冷却能力を増大させることができる。 The refrigeration device disclosed herein can increase the cooling capacity of the evaporator while preventing the compressor from becoming abnormally hot.

冷凍装置を示す配管系統図である。FIG. 2 is a piping diagram showing a refrigeration device. 制御装置およびその周辺機器を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a control device and its peripheral devices.

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 An exemplary embodiment is described in detail below with reference to the drawings.

図１は、冷凍装置１００を示す配管系統図である。冷凍装置１００は、例えば、環境試験装置に設けられ、試験室内を設定温度に冷却するものである。冷凍装置１００は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１と、制御装置９とを備えている。冷媒回路１は、圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、蒸発器５とが配管接続されて閉回路に形成されている。 Figure 1 is a piping diagram showing a refrigeration system 100. The refrigeration system 100 is installed in, for example, an environmental testing device, and cools a test room to a set temperature. The refrigeration system 100 includes a refrigerant circuit 1 in which a refrigerant circulates to perform a vapor compression refrigeration cycle, and a control device 9. The refrigerant circuit 1 is formed into a closed circuit by connecting a compressor 2, a condenser 3, an expansion valve 4, and an evaporator 5 through piping.

圧縮機２は、吸入側から吸入した冷媒を圧縮して吐出側から吐出するものであり、例えば、スクロール型やロータリ型の回転式圧縮機である。圧縮機２の吐出側には、吐出管１１が接続されており、吐出管１１は、凝縮器３に接続されている。つまり、吐出管１１は、圧縮機２と凝縮器３とを接続している。 The compressor 2 compresses the refrigerant sucked in from the suction side and discharges it from the discharge side, and is, for example, a scroll-type or rotary-type rotary compressor. A discharge pipe 11 is connected to the discharge side of the compressor 2, and the discharge pipe 11 is connected to the condenser 3. In other words, the discharge pipe 11 connects the compressor 2 and the condenser 3.

凝縮器３は、圧縮機２から送られた冷媒を冷却水と熱交換させる熱交換器である。具体的に、凝縮器３は、第１流路３１および第２流路３２を有している。第１流路３１の流入端には吐出管１１が接続され、第１流路３１の流出端には高圧液管１２が接続されている。第２流路３２の流入端には、冷却水を供給する流入管１６ａが接続され、第２流路３２の流出端には、第２流路３２から冷却水が流出する流出管１６ｂが接続されている。凝縮器３では、第１流路３１の冷媒が第２流路３２の冷却水と熱交換して凝縮する。つまり、冷媒は冷却水に放熱して凝縮し、冷却水が加熱される。凝縮器３は放熱器の一例であり、冷却水は冷却媒体の一例である。 The condenser 3 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant sent from the compressor 2 and the cooling water. Specifically, the condenser 3 has a first flow path 31 and a second flow path 32. The discharge pipe 11 is connected to the inflow end of the first flow path 31, and the high-pressure liquid pipe 12 is connected to the outflow end of the first flow path 31. The inflow pipe 16a that supplies cooling water is connected to the inflow end of the second flow path 32, and the outflow pipe 16b through which the cooling water flows out from the second flow path 32 is connected to the outflow end of the second flow path 32. In the condenser 3, the refrigerant in the first flow path 31 exchanges heat with the cooling water in the second flow path 32 and condenses. In other words, the refrigerant condenses by releasing heat to the cooling water, and the cooling water is heated. The condenser 3 is an example of a radiator, and the cooling water is an example of a cooling medium.

膨張弁４は、凝縮器３で凝縮した液冷媒を膨張させる。膨張弁４の流入側には高圧液管１２が接続され、膨張弁４の流出側には低圧液管１３を介して蒸発器５が接続されている。つまり、高圧液管１２は凝縮器３と膨張弁４とを接続し、低圧液管１３は膨張弁４と蒸発器５とを接続している。膨張弁４は、膨張機構の一例であり、例えば開度可変の電動弁である。 The expansion valve 4 expands the liquid refrigerant condensed in the condenser 3. A high-pressure liquid pipe 12 is connected to the inlet side of the expansion valve 4, and the evaporator 5 is connected to the outlet side of the expansion valve 4 via a low-pressure liquid pipe 13. In other words, the high-pressure liquid pipe 12 connects the condenser 3 and the expansion valve 4, and the low-pressure liquid pipe 13 connects the expansion valve 4 and the evaporator 5. The expansion valve 4 is an example of an expansion mechanism, and is, for example, a motor-operated valve with a variable opening.

蒸発器５は、膨張弁４で膨張した液冷媒を空気と熱交換させる熱交換器である。冷凍装置１００は、蒸発器５の近傍に設けられるファン５ａを有している。ファン５ａは、試験室内の空気を蒸発器５との間で循環させる。蒸発器５では、液冷媒がファン５ａによって送られた空気と熱交換して蒸発する。つまり、液冷媒は空気から吸熱して蒸発し、空気が冷却される。蒸発器５の流出側には、吸入管１４が接続され、吸入管１４は、圧縮機２の吸入側に接続されている。つまり、吸入管１４は、蒸発器５と圧縮機２とを接続している。蒸発器５で蒸発したガス冷媒は、吸入管１４を介して圧縮機２の吸入側に吸入される。 The evaporator 5 is a heat exchanger that exchanges heat between the liquid refrigerant expanded by the expansion valve 4 and the air. The refrigeration device 100 has a fan 5a installed near the evaporator 5. The fan 5a circulates the air in the test room between the evaporator 5. In the evaporator 5, the liquid refrigerant exchanges heat with the air sent by the fan 5a and evaporates. In other words, the liquid refrigerant absorbs heat from the air and evaporates, cooling the air. The suction pipe 14 is connected to the outflow side of the evaporator 5, and the suction pipe 14 is connected to the suction side of the compressor 2. In other words, the suction pipe 14 connects the evaporator 5 and the compressor 2. The gas refrigerant evaporated in the evaporator 5 is sucked into the suction side of the compressor 2 through the suction pipe 14.

このように、冷媒回路１では、冷媒が、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４および蒸発器５の順に循環することで、蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。 In this way, in the refrigerant circuit 1, the refrigerant circulates through the compressor 2, condenser 3, expansion valve 4, and evaporator 5 in that order, creating a vapor compression refrigeration cycle.

さらに、冷媒回路１は、バイパス管１７と、冷却熱交換器６と、流路切換機構７と、インジェクション管１８と、流量調整弁８とを有している。 Furthermore, the refrigerant circuit 1 has a bypass pipe 17, a cooling heat exchanger 6, a flow path switching mechanism 7, an injection pipe 18, and a flow rate control valve 8.

バイパス管１７は、流入端１７ａおよび流出端１７ｂが吸入管１４に接続され、冷却熱交換器６が設けられる管である。つまり、バイパス管１７は、その両端が吸入管１４に接続され、吸入管１４の途中の一部をバイパスする。なお、当然ながら、吸入管１４においては、バイパス管１７の流出端１７ｂは、バイパス管１７の流入端１７ａよりも下流側に接続されている。 The bypass pipe 17 is a pipe in which the inlet end 17a and the outlet end 17b are connected to the suction pipe 14 and in which the cooling heat exchanger 6 is provided. In other words, the bypass pipe 17 is connected to the suction pipe 14 at both ends and bypasses a part of the suction pipe 14. Of course, in the suction pipe 14, the outlet end 17b of the bypass pipe 17 is connected downstream of the inlet end 17a of the bypass pipe 17.

冷却熱交換器６は、蒸発器５から圧縮機２へ流れる冷媒を、凝縮器３で熱交換した後の冷却水と熱交換させて冷却する。冷却熱交換器６は、バイパス管１７の途中に設けられている。以下、蒸発器５から圧縮機２へ流れる冷媒を、吸入管１４の冷媒と称する場合がある。 The cooling heat exchanger 6 cools the refrigerant flowing from the evaporator 5 to the compressor 2 by exchanging heat with the cooling water that has been heat exchanged in the condenser 3. The cooling heat exchanger 6 is provided midway through the bypass pipe 17. Hereinafter, the refrigerant flowing from the evaporator 5 to the compressor 2 may be referred to as the refrigerant in the suction pipe 14.

具体的に、冷却熱交換器６は、第１流路６１および第２流路６２を有している。第１流路６１にはバイパス管１７が接続され、第２流路６２には流出管１６ｂが接続されている。第１流路６１には、吸入管１４の冷媒がバイパス管１７を介して流入する。第２流路６２には、凝縮器３で加熱された冷却水が流出管１６ｂを介して流入する。冷却熱交換器６では、第１流路６１の冷媒が第２流路６２の冷却水と熱交換して冷却される。 Specifically, the cooling heat exchanger 6 has a first flow path 61 and a second flow path 62. A bypass pipe 17 is connected to the first flow path 61, and an outlet pipe 16b is connected to the second flow path 62. The refrigerant in the suction pipe 14 flows into the first flow path 61 via the bypass pipe 17. The cooling water heated in the condenser 3 flows into the second flow path 62 via the outlet pipe 16b. In the cooling heat exchanger 6, the refrigerant in the first flow path 61 exchanges heat with the cooling water in the second flow path 62 and is cooled.

流路切換機構７は、所定の条件に基づき、蒸発器５から流出した冷媒がバイパス管１７に流れるのを阻止する状態と蒸発器５から流出した冷媒の少なくとも一部がバイパス管１７に流れる状態とを切り換える。 Based on predetermined conditions, the flow path switching mechanism 7 switches between a state in which the refrigerant flowing out of the evaporator 5 is prevented from flowing into the bypass pipe 17 and a state in which at least a portion of the refrigerant flowing out of the evaporator 5 flows into the bypass pipe 17.

具体的に、流路切換機構７は、吸入管１４におけるバイパス管１７の流入端１７ａよりも上流側の冷媒である上流側冷媒の温度が、凝縮器３で熱交換した後の冷却水の温度である対象温度以下の場合には、上流側冷媒がバイパス管１７に流れるのを阻止する。また、流路切換機構７は、上流側冷媒の温度が前述の対象温度よりも高い場合には、上流側冷媒をバイパス管１７に流す。つまり、流路切換機構７は、上流側冷媒の温度と前述の対象温度との大小関係に応じて、上流側冷媒が冷却熱交換器６を通過せずに圧縮機２へ流れる流路と、上流側冷媒が冷却熱交換器６を通過して圧縮機２へ流れる流路とを切り換える。さらに言えば、流路切換機構７は、上流側冷媒の温度と対象温度との大小関係を、前述の所定の条件としている。この例では、吸入管１４の上流側冷媒の温度は、蒸発器５における冷媒の蒸発温度に相当する。 Specifically, the flow path switching mechanism 7 prevents the upstream refrigerant from flowing into the bypass pipe 17 when the temperature of the upstream refrigerant, which is the refrigerant upstream of the inlet end 17a of the bypass pipe 17 in the suction pipe 14, is equal to or lower than the target temperature, which is the temperature of the cooling water after heat exchange in the condenser 3. Also, the flow path switching mechanism 7 allows the upstream refrigerant to flow into the bypass pipe 17 when the temperature of the upstream refrigerant is higher than the target temperature. In other words, the flow path switching mechanism 7 switches between a flow path in which the upstream refrigerant flows to the compressor 2 without passing through the cooling heat exchanger 6 and a flow path in which the upstream refrigerant flows to the compressor 2 through the cooling heat exchanger 6, depending on the magnitude relationship between the temperature of the upstream refrigerant and the target temperature. Furthermore, the flow path switching mechanism 7 sets the magnitude relationship between the temperature of the upstream refrigerant and the target temperature as the above-mentioned predetermined condition. In this example, the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 corresponds to the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 5.

具体的に、流路切換機構７は、第１開閉弁７１および第２開閉弁７２を有している。この例では、第１開閉弁７１および第２開閉弁７２は何れも、全開状態と全閉状態とに切り換えられる電磁弁である。第１開閉弁７１は、吸入管１４におけるバイパス管１７の流入端１７ａと流出端１７ｂの間の部分に設けられている。第２開閉弁７２は、バイパス管１７における冷却熱交換器６よりも上流側の部分に設けられている。流路切換機構７は、第１開閉弁７１および第２開閉弁７２の開閉状態を切り換えることで流路を切り換える。 Specifically, the flow path switching mechanism 7 has a first on-off valve 71 and a second on-off valve 72. In this example, both the first on-off valve 71 and the second on-off valve 72 are solenoid valves that can be switched between a fully open state and a fully closed state. The first on-off valve 71 is provided in a portion of the suction pipe 14 between the inlet end 17a and the outlet end 17b of the bypass pipe 17. The second on-off valve 72 is provided in a portion of the bypass pipe 17 upstream of the cooling heat exchanger 6. The flow path switching mechanism 7 switches the flow path by switching the open/closed state of the first on-off valve 71 and the second on-off valve 72.

インジェクション管１８は、流入端１８ａが高圧液管１２に接続され、流出端１８ｂが吸入管１４に接続され、高圧液管１２の冷媒の一部を吸入管１４にインジェクションする。より詳しくは、インジェクション管１８の流出端１８ｂは、吸入管１４におけるバイパス管１７の流出端１７ｂよりも下流側の部分に接続されている。インジェクション管１８は、高圧液管１２の冷媒の一部を吸入管１４にインジェクションすることで、インジェクションした冷媒によって吸入管１４の冷媒を冷却する。 The inlet end 18a of the injection pipe 18 is connected to the high-pressure liquid pipe 12, and the outlet end 18b is connected to the suction pipe 14, and the injection pipe 18 injects a portion of the refrigerant in the high-pressure liquid pipe 12 into the suction pipe 14. More specifically, the outlet end 18b of the injection pipe 18 is connected to a portion of the suction pipe 14 downstream of the outlet end 17b of the bypass pipe 17. The injection pipe 18 injects a portion of the refrigerant in the high-pressure liquid pipe 12 into the suction pipe 14, thereby cooling the refrigerant in the suction pipe 14 with the injected refrigerant.

流量調整弁８は、インジェクション管１８のインジェクション量を、吸入管１４におけるバイパス管１７の流出端１７ｂおよびインジェクション管１８の流出端１８ｂよりも下流側の冷媒の温度に応じて調整する。吸入管におけるバイパス管１７の流出端１７ｂおよびインジェクション管１８の流出端１８ｂよりも下流側の冷媒の温度は、圧縮機２に吸入される直前の吸入冷媒の温度に相当し、以下、圧縮機２の吸入冷媒の温度と称する場合がある。 The flow rate control valve 8 adjusts the injection amount of the injection pipe 18 according to the temperature of the refrigerant downstream of the outflow end 17b of the bypass pipe 17 and the outflow end 18b of the injection pipe 18 in the suction pipe 14. The temperature of the refrigerant downstream of the outflow end 17b of the bypass pipe 17 and the outflow end 18b of the injection pipe 18 in the suction pipe corresponds to the temperature of the suction refrigerant immediately before being sucked into the compressor 2, and may be referred to as the suction refrigerant temperature of the compressor 2 below.

具体的に、流量調整弁８は、インジェクション管１８に設けられている。流量調整弁８は、開度可変に構成されている。流量調整弁８は、圧縮機２の吸入冷媒の温度がその目標温度となるように、開度を変更してインジェクション量を調整する。圧縮機２の吸入冷媒の目標温度は、圧縮機２に液冷媒が吸入されることを防止しつつ、圧縮機２の異常高温を防止し得る温度に設定される。流量調整弁８は、調整機構の一例であり、例えば、いわゆる感温式膨張弁である。感温式膨張弁は、圧縮機２の吸入冷媒の温度と目標温度との温度差に応じて、自動的に開度を変更するものであり、温度自動膨張弁とも呼ばれる場合がある。 Specifically, the flow rate control valve 8 is provided in the injection pipe 18. The flow rate control valve 8 is configured to have a variable opening. The flow rate control valve 8 adjusts the injection amount by changing the opening so that the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 2 becomes the target temperature. The target temperature of the refrigerant sucked into the compressor 2 is set to a temperature that can prevent the compressor 2 from becoming abnormally high temperature while preventing liquid refrigerant from being sucked into the compressor 2. The flow rate control valve 8 is an example of an adjustment mechanism, and is, for example, a so-called thermostatic expansion valve. A thermostatic expansion valve automatically changes its opening depending on the temperature difference between the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 2 and the target temperature, and is sometimes called a thermostatic expansion valve.

また、冷媒回路１には、第１温度センサ９６、第２温度センサ９７および第３温度センサ９８が設けられている。第１温度センサ９６は、吸入管１４における上流側冷媒の温度、即ち、吸入管１４におけるバイパス管１７の流入端１７ａよりも上流側の冷媒の温度を検出する。第１温度センサ９６は、吸入管１４におけるバイパス管１７の流入端１７ａよりも上流側の部分に設けられている。第２温度センサ９７は、前述した対象温度、即ち、凝縮器３で熱交換した後の冷却水の温度を検出する。第２温度センサ９７は、流出管１６ｂにおける冷却熱交換器６よりも上流側の部分に設けられている。第３温度センサ９８は、圧縮機２の吸入冷媒の温度を検出する。第３温度センサ９８は、吸入管１４におけるインジェクション管１８の流出端１８ｂよりも下流側の部分に設けられている。第３温度センサ９８は、いわゆる感温筒であり、流量調整弁８と接続されている。流量調整弁８は、第３温度センサ９８の検出値が入力され、その入力された検出値に応じて自動的に自身の開度を変更する。 The refrigerant circuit 1 is also provided with a first temperature sensor 96, a second temperature sensor 97, and a third temperature sensor 98. The first temperature sensor 96 detects the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14, i.e., the temperature of the refrigerant upstream of the inflow end 17a of the bypass pipe 17 in the suction pipe 14. The first temperature sensor 96 is provided in a portion of the suction pipe 14 upstream of the inflow end 17a of the bypass pipe 17. The second temperature sensor 97 detects the target temperature mentioned above, i.e., the temperature of the cooling water after heat exchange in the condenser 3. The second temperature sensor 97 is provided in a portion of the outflow pipe 16b upstream of the cooling heat exchanger 6. The third temperature sensor 98 detects the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 2. The third temperature sensor 98 is provided in a portion of the suction pipe 14 downstream of the outflow end 18b of the injection pipe 18. The third temperature sensor 98 is a so-called temperature-sensing tube, and is connected to the flow rate control valve 8. The flow rate control valve 8 receives the detection value from the third temperature sensor 98 and automatically changes its opening depending on the input detection value.

図２は、制御装置９およびその周辺機器のブロック図である。制御装置９は、冷媒回路１の全体を制御する。例えば、制御装置９は、圧縮機２の回転数や膨張弁４の開度、ファン５ａの回転数等を制御する。具体的に、制御装置９は、入力部９１を有すると共に、機能ブロックとして、取得部９２と、弁制御部９３とを有している。 Figure 2 is a block diagram of the control device 9 and its peripheral devices. The control device 9 controls the entire refrigerant circuit 1. For example, the control device 9 controls the rotation speed of the compressor 2, the opening degree of the expansion valve 4, the rotation speed of the fan 5a, etc. Specifically, the control device 9 has an input unit 91, and has, as functional blocks, an acquisition unit 92 and a valve control unit 93.

入力部９１は、ユーザからの入力操作を受け付ける。ユーザは、入力部９１によって冷凍装置１００の運転に関する各種条件を設定することが可能である。例えば、ユーザは、試験室内の目標温度や圧縮機２の吸入冷媒の目標温度を設定することが可能である。入力部９１は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネルである。 The input unit 91 accepts input operations from the user. The user can set various conditions related to the operation of the refrigeration device 100 using the input unit 91. For example, the user can set a target temperature in the test room and a target temperature of the refrigerant sucked into the compressor 2. The input unit 91 is, for example, a keyboard, a mouse, or a touch panel.

取得部９２は、第１温度センサ９６および第２温度センサ９７と通信可能である。取得部９２は、第１温度センサ９６の検出値を受信することで、吸入管１４における上流側冷媒の温度を取得する。また、取得部９２は、第２温度センサ９７の検出値を受信することで、対象温度を取得する。 The acquisition unit 92 is capable of communicating with the first temperature sensor 96 and the second temperature sensor 97. The acquisition unit 92 acquires the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 by receiving the detection value of the first temperature sensor 96. The acquisition unit 92 also acquires the target temperature by receiving the detection value of the second temperature sensor 97.

弁制御部９３は、流路切換機構７を制御する。具体的に、弁制御部９３は、取得部９２によって取得された吸入管１４における上流側冷媒の温度と対象温度との大小関係に応じて、第１開閉弁７１および第２開閉弁７２を制御する。より詳しくは、弁制御部９３は、吸入管１４における上流側冷媒の温度が対象温度以下である場合には、第１開閉弁７１を開弁させ、第２開閉弁７２を閉弁させる。弁制御部９３は、吸入管１４における上流側冷媒の温度が対象温度よりも高い場合には、第１開閉弁７１を閉弁させ、第２開閉弁７２を開弁させる。 The valve control unit 93 controls the flow path switching mechanism 7. Specifically, the valve control unit 93 controls the first on-off valve 71 and the second on-off valve 72 according to the magnitude relationship between the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 acquired by the acquisition unit 92 and the target temperature. More specifically, when the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 is equal to or lower than the target temperature, the valve control unit 93 opens the first on-off valve 71 and closes the second on-off valve 72. When the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 is higher than the target temperature, the valve control unit 93 closes the first on-off valve 71 and opens the second on-off valve 72.

次に、このように構成された冷凍装置１００の動作について説明する。 Next, the operation of the refrigeration device 100 configured in this manner will be described.

圧縮機２で圧縮された高圧冷媒は、吐出管１１を介して凝縮器３に流れる。凝縮器３では、高圧冷媒が冷却水と熱交換して凝縮する。凝縮器３から高圧液管１２に流出した液冷媒の一部は、インジェクション管１８に流れ、残りの液冷媒は、膨張弁４によって膨張した後、低圧液管１３を介して蒸発器５に流れる。一方、凝縮器３で熱交換した後の冷却水は、流出管１６ｂを介して冷却熱交換器６に供給される。蒸発器５では、液冷媒が試験室の空気と熱交換して蒸発し、空気が冷却される。これにより、試験室内が所定の設定温度に冷却される。 The high-pressure refrigerant compressed by the compressor 2 flows to the condenser 3 via the discharge pipe 11. In the condenser 3, the high-pressure refrigerant exchanges heat with the cooling water and condenses. A portion of the liquid refrigerant flowing out from the condenser 3 to the high-pressure liquid pipe 12 flows to the injection pipe 18, and the remaining liquid refrigerant expands by the expansion valve 4 and then flows to the evaporator 5 via the low-pressure liquid pipe 13. Meanwhile, the cooling water after heat exchange in the condenser 3 is supplied to the cooling heat exchanger 6 via the outlet pipe 16b. In the evaporator 5, the liquid refrigerant exchanges heat with the air in the test room and evaporates, cooling the air. This cools the test room to a specified set temperature.

蒸発器５で蒸発した冷媒は、吸入管１４に流出する。ここで、吸入管１４における上流側冷媒の温度が対象温度よりも高い場合、弁制御部９３によって、第１開閉弁７１が閉弁されると共に第２開閉弁７２が開弁される。そうすると、吸入管１４における上流側冷媒の全量が、バイパス管１７を介して冷却熱交換器６に流れる。冷却熱交換器６においては、冷却水が冷媒よりも温度が低いので、冷媒が冷却水と熱交換して冷却される。 The refrigerant evaporated in the evaporator 5 flows into the suction pipe 14. Here, if the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 is higher than the target temperature, the valve control unit 93 closes the first on-off valve 71 and opens the second on-off valve 72. Then, the entire amount of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 flows into the cooling heat exchanger 6 via the bypass pipe 17. In the cooling heat exchanger 6, since the cooling water has a lower temperature than the refrigerant, the refrigerant exchanges heat with the cooling water and is cooled.

冷却熱交換器６で冷却された冷媒は、バイパス管１７から吸入管１４に戻る。吸入管１４に戻った冷媒は、インジェクション管１８から吸入管１４にインジェクションされた冷媒と混合されてさらに冷却される。ここで、インジェクション管１８のインジェクション量が、流量調整弁８によって適切に調整される。つまり、圧縮機２の吸入冷媒の温度がその目標温度となるように、流量調整弁８が開度を自動的に変更してインジェクション量を調整する。こうして、インジェクション量が調整されることで、圧縮機２の吸入冷媒の温度がその目標温度に維持される。したがって、圧縮機２の異常高温が防止される。 The refrigerant cooled in the cooling heat exchanger 6 returns to the suction pipe 14 through the bypass pipe 17. The refrigerant that has returned to the suction pipe 14 is mixed with the refrigerant injected into the suction pipe 14 through the injection pipe 18 and further cooled. Here, the injection amount of the injection pipe 18 is appropriately adjusted by the flow rate control valve 8. In other words, the flow rate control valve 8 automatically changes its opening to adjust the injection amount so that the temperature of the refrigerant suctioned by the compressor 2 becomes the target temperature. In this way, by adjusting the injection amount, the temperature of the refrigerant suctioned by the compressor 2 is maintained at the target temperature. Therefore, abnormally high temperatures in the compressor 2 are prevented.

このように、吸入管１４の冷媒は、インジェクション管１８によって冷却されるだけでなく、冷却熱交換器６によっても冷却される。そのため、従来のようにインジェクション管のみで冷却する場合に比べて、インジェクション管１８による必要冷却量が低減される。これにより、インジェクション管１８の必要インジェクション量が低減され、その分、凝縮器３から蒸発器５へ流れる冷媒量が増大する。 In this way, the refrigerant in the suction pipe 14 is not only cooled by the injection pipe 18, but also by the cooling heat exchanger 6. Therefore, the amount of cooling required by the injection pipe 18 is reduced compared to conventional cooling by the injection pipe alone. This reduces the required injection amount of the injection pipe 18, and the amount of refrigerant flowing from the condenser 3 to the evaporator 5 increases accordingly.

一方、吸入管１４における上流側冷媒の温度が対象温度以下である場合、弁制御部９３によって、第１開閉弁７１が開弁されると共に第２開閉弁７２が閉弁される。そうすると、吸入管１４における上流側冷媒の全量が、バイパス管１７および冷却熱交換器６を通過することなく、そのまま吸入管１４を流れる。この吸入管１４の冷媒は、前述と同様、インジェクション管１８から吸入管１４にインジェクションされた冷媒と混合されて冷却される。そして、インジェクション管１８のインジェクション量は、圧縮機２の吸入冷媒の温度がその目標温度となるように、流量調整弁８によって自動的に調整される。こうして、インジェクション量が調整されることで、圧縮機２の異常高温が防止される。 On the other hand, when the temperature of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 is equal to or lower than the target temperature, the valve control unit 93 opens the first on-off valve 71 and closes the second on-off valve 72. Then, the entire amount of the upstream refrigerant in the suction pipe 14 flows directly through the suction pipe 14 without passing through the bypass pipe 17 and the cooling heat exchanger 6. As described above, this refrigerant in the suction pipe 14 is mixed with the refrigerant injected from the injection pipe 18 into the suction pipe 14 and cooled. The injection amount of the injection pipe 18 is automatically adjusted by the flow rate control valve 8 so that the temperature of the suction refrigerant in the compressor 2 becomes the target temperature. In this way, the injection amount is adjusted to prevent the compressor 2 from becoming abnormally high.

以上のように構成された冷凍装置１００によれば、圧縮機２の異常高温を防止しつつ、蒸発器５による冷却能力を増大させることができる。 The refrigeration system 100 configured as described above can increase the cooling capacity of the evaporator 5 while preventing the compressor 2 from becoming abnormally hot.

具体的に、冷凍装置１００は、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４および蒸発器５が接続されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１を備えている。凝縮器３は、冷媒を冷却水と熱交換させる。冷媒回路１は、蒸発器５から圧縮機２へ流れる冷媒を、凝縮器３で熱交換した後の冷却水と熱交換させて冷却する冷却熱交換器６を有している。 Specifically, the refrigeration device 100 includes a refrigerant circuit 1 that performs a vapor compression refrigeration cycle by connecting a compressor 2, a condenser 3, an expansion valve 4, and an evaporator 5. The condenser 3 exchanges heat between the refrigerant and cooling water. The refrigerant circuit 1 includes a cooling heat exchanger 6 that cools the refrigerant flowing from the evaporator 5 to the compressor 2 by exchanging heat with the cooling water after heat exchange in the condenser 3.

この構成によれば、蒸発器５で蒸発した冷媒は、圧縮機２へ流れる際に冷却熱交換器６で冷却される。そのため、圧縮機２の吸入冷媒が冷却されるので、圧縮機２の異常高温を防止することができる。そして、冷却熱交換器６においては、冷媒の冷却源として、凝縮器３で熱交換した後の冷却水が利用される。そのため、従来のように凝縮器を流出した冷媒の一部を圧縮機の吸入側にインジェクションする量が低減され得る。このようなインジェクション量が低減されることで、冷媒回路１において蒸発器５へ流れる冷媒量が増大する。したがって、圧縮機２の異常高温を防止しつつ、蒸発器５による冷却能力を増大させることができる。 According to this configuration, the refrigerant evaporated in the evaporator 5 is cooled in the cooling heat exchanger 6 as it flows to the compressor 2. Therefore, the refrigerant sucked into the compressor 2 is cooled, and the compressor 2 can be prevented from becoming abnormally hot. In the cooling heat exchanger 6, the cooling water after heat exchange in the condenser 3 is used as the cooling source for the refrigerant. Therefore, the amount of the refrigerant that flows out of the condenser and is injected into the suction side of the compressor as in the conventional method can be reduced. By reducing the injection amount, the amount of refrigerant flowing to the evaporator 5 in the refrigerant circuit 1 increases. Therefore, the cooling capacity of the evaporator 5 can be increased while preventing the compressor 2 from becoming abnormally hot.

また、冷媒回路１は、流入端１７ａおよび流出端１７ｂが吸入管１４に接続され、冷却熱交換器６が設けられるバイパス管１７を有している。また、冷媒回路１は、所定の条件に基づき、蒸発器５から流出した冷媒がバイパス管１７に流れるのを阻止する状態と蒸発器５から流出した冷媒の少なくとも一部がバイパス管１７に流れる状態とを切り換える流路切換機構７を有している。具体的に、流路切換機構７は、吸入管１４におけるバイパス管１７の流入端１７ａよりも上流側の上流側冷媒の温度が、凝縮器３で熱交換した後の冷却水の温度である対象温度以下の場合には、上流側冷媒がバイパス管１７に流れるのを阻止し、上流側冷媒の温度が対象温度よりも高い場合には、上流側冷媒をバイパス管１７に流す。 The refrigerant circuit 1 also has a bypass pipe 17 in which the inlet end 17a and the outlet end 17b are connected to the suction pipe 14 and the cooling heat exchanger 6 is provided. The refrigerant circuit 1 also has a flow path switching mechanism 7 that switches between a state in which the refrigerant flowing out from the evaporator 5 is prevented from flowing into the bypass pipe 17 and a state in which at least a part of the refrigerant flowing out from the evaporator 5 flows into the bypass pipe 17 based on a predetermined condition. Specifically, the flow path switching mechanism 7 prevents the upstream refrigerant from flowing into the bypass pipe 17 when the temperature of the upstream refrigerant upstream of the inlet end 17a of the bypass pipe 17 in the suction pipe 14 is equal to or lower than the target temperature, which is the temperature of the cooling water after heat exchange in the condenser 3, and allows the upstream refrigerant to flow into the bypass pipe 17 when the temperature of the upstream refrigerant is higher than the target temperature.

この構成によれば、上流側冷媒の温度が対象温度以下である場合は、上流側冷媒はバイパス管１７を通過することなく吸入管１４を通って圧縮機２へ流れる。つまり、上流側冷媒は冷却熱交換器６を通過することなく圧縮機２へ流れる。そのため、圧縮機２の吸入冷媒が冷却水によって加熱されてしまうことを防止し得る。一方、上流側冷媒の温度が対象温度よりも高い場合は、上流側冷媒はバイパス管１７を通過して圧縮機２へ流れる。つまり、上流側冷媒は、冷却熱交換器６を通過して圧縮機２へ流れる。そのため、圧縮機２の吸入冷媒が冷却水によって冷却される。このように、圧縮機２の吸入冷媒が冷却水によって冷却されるので、圧縮機２の異常高温を一層防止することができる。 According to this configuration, when the temperature of the upstream refrigerant is equal to or lower than the target temperature, the upstream refrigerant flows through the suction pipe 14 to the compressor 2 without passing through the bypass pipe 17. In other words, the upstream refrigerant flows to the compressor 2 without passing through the cooling heat exchanger 6. Therefore, it is possible to prevent the intake refrigerant of the compressor 2 from being heated by the cooling water. On the other hand, when the temperature of the upstream refrigerant is higher than the target temperature, the upstream refrigerant flows through the bypass pipe 17 to the compressor 2. In other words, the upstream refrigerant flows through the cooling heat exchanger 6 to the compressor 2. Therefore, the intake refrigerant of the compressor 2 is cooled by the cooling water. In this way, since the intake refrigerant of the compressor 2 is cooled by the cooling water, it is possible to further prevent the compressor 2 from becoming abnormally high temperature.

また、冷媒回路１は、流入端１８ａが高圧液管１２に接続され、流出端１８ｂが吸入管１４に接続され、高圧液管１２の冷媒の一部を吸入管１４にインジェクションするインジェクション管１８を有している。また、冷媒回路１は、インジェクション管１８のインジェクション量を、圧縮機２の吸入冷媒の温度に応じて調整する流量調整弁８を有している。 The refrigerant circuit 1 also has an injection pipe 18 whose inlet end 18a is connected to the high-pressure liquid pipe 12 and whose outlet end 18b is connected to the suction pipe 14, and which injects a portion of the refrigerant in the high-pressure liquid pipe 12 into the suction pipe 14. The refrigerant circuit 1 also has a flow rate control valve 8 that adjusts the amount of injection of the injection pipe 18 depending on the temperature of the refrigerant suctioned by the compressor 2.

この構成によれば、インジェクション管１８は、高圧液管１２の冷媒の一部を吸入管１４にインジェクションすることで、吸入管１４の冷媒を冷却する。そのため、吸入管１４の冷媒は、インジェクション管１８および冷却熱交換器６の両方によって冷却される。そのため、従来のようにインジェクション管のみで冷却する場合に比べて、インジェクション管１８による必要冷却量を低減することができる。これにより、インジェクション管１８の必要インジェクション量が低減され、その分、凝縮器３から膨張弁４を介して蒸発器５へ流れる冷媒量が増大する。したがって、蒸発器５による冷却能力を増大させることができる。この構成は、吸入管１４の冷媒に対する必要冷却量を冷却水のみによって賄えない場合に有効である。 According to this configuration, the injection pipe 18 cools the refrigerant in the suction pipe 14 by injecting a portion of the refrigerant in the high-pressure liquid pipe 12 into the suction pipe 14. Therefore, the refrigerant in the suction pipe 14 is cooled by both the injection pipe 18 and the cooling heat exchanger 6. Therefore, the amount of cooling required by the injection pipe 18 can be reduced compared to the conventional case where cooling is performed only by the injection pipe. This reduces the required injection amount of the injection pipe 18, and the amount of refrigerant flowing from the condenser 3 to the evaporator 5 via the expansion valve 4 increases accordingly. Therefore, the cooling capacity of the evaporator 5 can be increased. This configuration is effective when the required amount of cooling for the refrigerant in the suction pipe 14 cannot be met by cooling water alone.

また、インジェクション管１８の流出端１８ｂは、吸入管１４におけるバイパス管１７の流出端１７ｂよりも下流側の部分に接続されている。 In addition, the outflow end 18b of the injection pipe 18 is connected to a portion of the intake pipe 14 downstream of the outflow end 17b of the bypass pipe 17.

この構成によれば、吸入管１４の冷媒が、冷却熱交換器６で冷却された後、インジェクション管１８によるインジェクションによってさらに冷却される。そのため、例えば吸入管の冷媒をインジェクション管によって冷却した後に冷却熱交換器によって冷却する場合と比べて、対象温度を低い値に設定しなくてもよい。その結果、凝縮器３に供給する冷却水として、低温の冷却水を用意しなくてもよい。 According to this configuration, the refrigerant in the suction pipe 14 is cooled by the cooling heat exchanger 6, and then further cooled by injection through the injection pipe 18. Therefore, compared to, for example, a case in which the refrigerant in the suction pipe is cooled by the injection pipe and then cooled by the cooling heat exchanger, it is not necessary to set the target temperature to a low value. As a result, it is not necessary to prepare low-temperature cooling water as the cooling water to be supplied to the condenser 3.

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 Other Embodiments
As described above, the above embodiment has been described as an example of the technology disclosed in this application. However, the technology in this disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which modifications, replacements, additions, omissions, etc. are appropriately performed. In addition, it is also possible to combine the components described in the above embodiment to form a new embodiment. In addition, among the components described in the attached drawings and detailed description, not only components essential for solving the problem but also components that are not essential for solving the problem in order to exemplify the technology may be included. Therefore, the fact that these non-essential components are described in the attached drawings and detailed description should not immediately lead to the determination that these non-essential components are essential.

例えば、流路切換機構７は、上流側冷媒の全量をバイパス管１７に流すのではなく、上流側冷媒の一部はバイパス管１７に流し、残りはそのまま吸入管１４に流すように構成されてもよい。その場合、第１開閉弁７１および第２開閉弁７２は、開度を連続的または段階的に変更可能な例えば電動弁が用いられる。この構成によれば、バイパス管１７に流す冷媒の流量を連続的または段階的に調整できるため、圧縮機２の吸入冷媒の温度を細かく調節し得る。なお、この場合、第１開閉弁７１および第２開閉弁７２の一方を省略してもよいし、流路切換機構７は三方弁によって構成するようにしてもよい。流路切換機構７を三方弁で構成する場合、三方弁は例えばバイパス管１７の流入端１７ａの位置に設けられる。 For example, the flow path switching mechanism 7 may be configured to flow a portion of the upstream refrigerant into the bypass pipe 17 and the remainder into the suction pipe 14, instead of flowing the entire amount of the upstream refrigerant into the bypass pipe 17. In this case, the first on-off valve 71 and the second on-off valve 72 are, for example, motor-operated valves whose opening degree can be changed continuously or stepwise. With this configuration, the flow rate of the refrigerant flowing into the bypass pipe 17 can be adjusted continuously or stepwise, so that the temperature of the refrigerant suctioned into the compressor 2 can be finely adjusted. In this case, one of the first on-off valve 71 and the second on-off valve 72 may be omitted, or the flow path switching mechanism 7 may be configured with a three-way valve. When the flow path switching mechanism 7 is configured with a three-way valve, the three-way valve is provided, for example, at the inlet end 17a of the bypass pipe 17.

また、第１温度センサ９６によって検出される上流側冷媒の温度は、例えば、環境試験装置の試験室内の温度で代用するようにしてもよい。上流側冷媒の温度は、蒸発器５から流出する直前の冷媒温度に概ね相当し、この冷媒温度は、試験室内の温度（即ち、試験室内の空気の温度）と実質同等である。この場合、第１温度センサ９６は省略可能である。 The temperature of the upstream refrigerant detected by the first temperature sensor 96 may be substituted with, for example, the temperature in the test chamber of the environmental test device. The temperature of the upstream refrigerant roughly corresponds to the temperature of the refrigerant immediately before it flows out of the evaporator 5, and this refrigerant temperature is substantially equal to the temperature in the test chamber (i.e., the temperature of the air in the test chamber). In this case, the first temperature sensor 96 can be omitted.

また、第２温度センサ９７は省略してもよい。この場合、例えば、対象温度を、予備実験等の結果から想定される温度に設定し、その設定された対象温度を制御装置９に記憶させることが考えられる。 The second temperature sensor 97 may be omitted. In this case, for example, the target temperature may be set to a temperature estimated from the results of a preliminary experiment, and the set target temperature may be stored in the control device 9.

また、流路切換機構７は、上流側冷媒の温度と対象温度との大小関係を所定の条件としたが、これに限定されず、例えば環境試験装置の試験室内の温度とその設定温度との大小関係を所定の条件としてもよい。つまり、流路切換機構７は、試験室内の温度が設定温度よりも低い場合には、上流側冷媒がバイパス管１７に流れるのを阻止し、試験室内の温度が設定温度よりも高い場合には、上流側冷媒をバイパス管１７に流すようにしてもよい。 In addition, the flow path switching mechanism 7 has a predetermined condition based on the magnitude relationship between the temperature of the upstream refrigerant and the target temperature, but is not limited to this. For example, the predetermined condition may be based on the magnitude relationship between the temperature in the test chamber of the environmental testing device and the set temperature. In other words, the flow path switching mechanism 7 may prevent the upstream refrigerant from flowing into the bypass pipe 17 when the temperature in the test chamber is lower than the set temperature, and may allow the upstream refrigerant to flow into the bypass pipe 17 when the temperature in the test chamber is higher than the set temperature.

また、インジェクション管１８の流出端１８ｂは、吸入管１４におけるバイパス管１７の流入端１７ａよりも上流側の部分に接続するようにしてもよい。この構成では、吸入管１４の冷媒は、インジェクション管１８によって冷却された後、冷却熱交換器６によってさらに冷却される。これは、インジェクション管１８からインジェクションされる冷媒の温度が、対象温度、即ち、凝縮器３で熱交換した後の冷却水の温度よりも高い場合に有効である。逆に、前記実施形態の冷凍装置１００は、インジェクション管１８からインジェクションされる冷媒の温度が、対象温度よりも低い場合に有効である。 Also, the outflow end 18b of the injection pipe 18 may be connected to a portion of the suction pipe 14 upstream of the inflow end 17a of the bypass pipe 17. In this configuration, the refrigerant in the suction pipe 14 is cooled by the injection pipe 18 and then further cooled by the cooling heat exchanger 6. This is effective when the temperature of the refrigerant injected from the injection pipe 18 is higher than the target temperature, i.e., the temperature of the cooling water after heat exchange in the condenser 3. Conversely, the refrigeration device 100 of the above embodiment is effective when the temperature of the refrigerant injected from the injection pipe 18 is lower than the target temperature.

また、流量調整弁８は、弁制御部９３によって開度が制御されるものであってもよい。この場合、第３温度センサ９８は、第１温度センサ９６等と同様、取得部９２と通信可能に構成される。つまり、取得部９２は、第３温度センサ９８の検出値を受信することで、圧縮機２の吸入冷媒の温度を取得する。弁制御部９３は、取得部９２によって取得された吸入冷媒の温度がその目標温度となるように、流量調整弁８の開度を制御する。 The flow rate adjustment valve 8 may have its opening controlled by the valve control unit 93. In this case, the third temperature sensor 98 is configured to be able to communicate with the acquisition unit 92, similar to the first temperature sensor 96 and the like. That is, the acquisition unit 92 acquires the temperature of the suction refrigerant of the compressor 2 by receiving the detection value of the third temperature sensor 98. The valve control unit 93 controls the opening of the flow rate adjustment valve 8 so that the temperature of the suction refrigerant acquired by the acquisition unit 92 becomes the target temperature.

また、前記実施形態の冷媒回路１において、インジェクション管１８を省略するようにしてもよい。 In addition, in the refrigerant circuit 1 of the above embodiment, the injection pipe 18 may be omitted.

冷凍装置１００は、環境試験装置の試験室内を冷却するものに限らず、例えば、食品等が収容された冷蔵庫または冷凍庫の内部を冷却するものであってもよい。 The refrigeration device 100 is not limited to cooling the inside of a test chamber of an environmental testing device, but may also be used to cool, for example, the inside of a refrigerator or freezer that contains food, etc.

１００冷凍装置
１冷媒回路
２圧縮機
３凝縮器（放熱器）
４膨張弁（膨張機構）
５蒸発器
６冷却熱交換器
７流路切換機構
８流量調整弁（調整機構）
１２高圧液管
１４吸入管
１７バイパス管
１７ａ流入端
１７ｂ流出端
１８インジェクション管
１８ａ流入端
１８ｂ流出端 100 Refrigeration device 1 Refrigerant circuit 2 Compressor 3 Condenser (heat radiator)
4 Expansion valve (expansion mechanism)
5 Evaporator 6 Cooling heat exchanger 7 Flow path switching mechanism 8 Flow rate adjustment valve (adjustment mechanism)
12 High pressure liquid pipe 14 Suction pipe 17 Bypass pipe 17a Inlet end 17b Outlet end 18 Injection pipe 18a Inlet end 18b Outlet end

Claims

a refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and an evaporator are connected to perform a vapor compression refrigeration cycle;
The radiator exchanges heat between the refrigerant and a cooling medium,
The refrigeration device includes a cooling heat exchanger, the refrigerant circuit comprising: a refrigerant circuit configured to exchange heat between the refrigerant flowing from the evaporator to the compressor and the cooling medium that has been subjected to heat exchange in the radiator, thereby cooling the refrigerant.

2. The refrigeration apparatus according to claim 1,
The refrigerant circuit includes:
a bypass pipe having an inflow end and an outflow end connected to a suction pipe connecting the evaporator and the compressor, the bypass pipe being provided with the cooling heat exchanger;
the refrigeration apparatus further comprising a flow path switching mechanism that switches, based on a predetermined condition, between a state in which the refrigerant flowing out of the evaporator is prevented from flowing into the bypass pipe and a state in which at least a portion of the refrigerant flowing out of the evaporator flows into the bypass pipe.

3. The refrigeration apparatus according to claim 2,
The flow path switching mechanism prevents the upstream refrigerant, which is the refrigerant upstream of the inlet end of the bypass pipe in the suction pipe, from flowing into the bypass pipe when the temperature of the upstream refrigerant is equal to or lower than a target temperature, which is the temperature of the cooling medium after heat exchange in the radiator, and allows at least a portion of the upstream refrigerant to flow into the bypass pipe when the temperature of the upstream refrigerant is higher than the target temperature.

In the refrigeration apparatus according to claim 2 or 3,
The refrigerant circuit includes:
an injection pipe having an inflow end connected to a high-pressure liquid pipe connecting the radiator and the expansion mechanism and an outflow end connected to the suction pipe, the injection pipe injecting a portion of the refrigerant in the high-pressure liquid pipe into the suction pipe;
the refrigeration apparatus further comprising: an adjustment mechanism that adjusts an injection amount of the injection pipe in accordance with a temperature of the refrigerant in the suction pipe downstream of the outflow end of the bypass pipe and the outflow end of the injection pipe.

5. The refrigeration apparatus according to claim 4,
The outlet end of the injection pipe is connected to a portion of the suction pipe downstream of the outlet end of the bypass pipe.