JP5018944B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
上記凝縮器から流出する媒体をメイン流路から分岐するバイパス流路、上記バイパス流路に設けられ、上記バイパス流路の媒体を減圧する減圧手段、上記凝縮器と前記蒸発器との間のメイン流路に設置され、上記メイン流路の媒体を加速し、上記バイパス流路の媒体を引き込む駆動手段と上記バイパス流路の媒体とメイン流路の媒体とを合流させる合流手段と合流した媒体を昇圧させる昇圧手段とを有する媒体制御手段を設け、上記メイン流路の上記凝縮器と上記媒体制御手段の間の媒体と、上記バイパス流路の媒体との熱交換を行う熱交換器を冷却手段として設け、メイン流路の上記冷却手段と上記媒体制御装置との間に、媒体の温度および圧力を測定する手段を設け、上記測定された媒体の温度および圧力から飽和温度算出手段および過冷却度算出手段により求められる過冷却度に応じて、上記メイン流路の媒体の流量を制御する。また、メイン流路の上記蒸発器と上記圧縮機との間に、媒体の温度および圧力を測定する手段を設け、上記測定値から媒体の制御パラメータである過熱度を算出する過熱度算出手段を設け、上記制御パラメータに応じて、上記バイパス流路の媒体の流量あるいは上記メイン流路の媒体の流量を制御する。
以下、本発明に係る冷凍装置の実施の形態1について説明する。図1は、実施の形態1による冷凍装置の系統図を示したものである。図において、1は本発明による冷凍装置であり、2は通常、配管内を流れる媒体を圧縮し、吐出する圧縮機、3は外気などと熱交換させることによって蒸気状態にある媒体を凝縮して液化させる凝縮器、5は空気や水などと熱交換させて媒体を蒸気に変化させる蒸発器であり、配管6によって順次、接続されて構成されている。また、図に示すように、上記凝縮器3と上記蒸発器5の間には、本発明による媒体制御装置500が配管6で接続されて設置されている。上記媒体制御装置500は、上記凝縮器3から流出する媒体の流量、圧力、温度または状態を制御するためのもので、この装置500には上記凝縮器3から吐出する媒体のメイン流路301から分岐するバイパス流路302が設置されている。上記バイパス流路302にはこのバイパス流路302を流れる媒体を減圧する減圧手段303、およびこのバイパス流路302の媒体を駆動する駆動手段201が設置されている。また、上記メイン流路301には、上記バイパス流路302を流れる媒体と上記メイン流路301を流れる媒体とを合流させる合流手段202、合流後のメイン流路の媒体を昇圧させる昇圧手段203が設置された媒体制御手段200、および上記メイン流路301を流れる媒体を冷却させる冷却手段304が設けられている。
次に、本発明の実施の形態2による冷凍装置について説明する。本発明は図1に示した系統図において、メイン流路を流れる媒体を冷却させる冷却手段304として、バイパス流路の媒体と熱交換を行う熱交換器を用いた冷凍装置である。このように冷却手段として熱交換器を設置したことにより、上記実施の形態1と同様に、ほぼ理想的なエネルギー変換をする冷却サイクルを容易に実現できる。
次に、本発明の実施の形態3による冷凍装置について説明する。図3は、本発明の実施の形態3による装置の系統図である。図3において、32はメイン流路の媒体を冷却するための熱交換器であり、駆動手段、合流手段および昇圧手段を設置した媒体制御手段200の設置位置よりも上流側に設置されている。また、31はバイパス流路を流れる媒体の減圧手段としての流量調整バルブであり、バイパス配管30によって上記熱交換器32および媒体制御手段200に順次、接続されている。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。図5は、本発明の実施の形態4による冷凍装置を示す系統図である。図において、18は冷却手段としてバイパス流路に設置した熱交換器であり、駆動手段、合流手段および昇圧手段であるエジェクタ10の下流側に設置されている。17は流量調整バルブ、16はバイパス配管である。また、エジェクタ10は前述の媒体制御手段200と同様の機能を持つエジェクタであり、ケーシング11内にメイン流路の媒体の流速を加速させるノズル12、バイパス流路の媒体を駆動して引き込む低圧室13、メイン流路の媒体とバイパス流路の媒体を合流させる合流室14およびメイン流路の媒体を昇圧させるディフューザ15から構成されている。
次に、本発明の実施の形態5による冷凍装置について説明する。図6に本発明の冷却装置の系統図を示した。図において、36はバイパス流路に設置された第2の蒸発器であり、蒸発器5で冷却された水または空気とバイパス流路から流出する媒体と熱交換して気化させるものである。このようにバイパス流路に第2の蒸発器を設置し、熱交換を行って媒体を気化させた後にメイン流路の媒体と合流させるようにしたことにより、やはり媒体をエネルギー損失の少ない理想的な状態に制御できる。そのため、冷却効率の高い運転が可能となる。
図7、図8および図9は、本発明の実施の形態6による冷凍装置の媒体制御手段部の拡大図である。図7に示した装置は、媒体制御手段200に、バイパス流路からの媒体を合流させるための合流口305を備えた先細末広ノズルが使用され、メイン流路301に設置したものである。図8は、媒体制御手段200として、内部を流れる媒体の流路を絞る隘路を持つオリフィスを使用し、バイパス流路からの媒体を合流させるための合流口305を備えたものである。また、図9は、媒体制御手段200に、膨張弁を使用したものであり、41はケーシング、42は弁体、43は弁座、44は上記弁体42を駆動する弁駆動装置、45はメイン流路からの媒体を膨張弁に流入させる流入管、50はメイン流路の媒体を膨張弁から流出させるテーパーを付けた流出管、305はバイパス流路からの媒体を合流させるための合流口である。上記膨張弁は、弁体42と弁座43の隙間の面積を弁駆動装置44で調整することにより媒体の流量を制御している。
図10は、本発明の実施の形態7による冷凍装置の系統図である。図10において、100は媒体の温度を測定する温度測定器、101は媒体の圧力を測定する圧力測定器で、冷却手段304と媒体制御装置200の間のメイン流路301に設置されている。また、102は飽和温度算出手段、103は過冷却度算出手段であり、算出された過冷却度に応じてバイパス流路に設けた減圧手段303に信号を送ってバイパス流路の媒体の流量を制御している。図11は、本発明の実施の形態7による同様な冷凍装置の系統図であり、温度測定器100および圧力測定器101により測定された媒体の温度と圧力から飽和温度算出手段102および過冷却度算出手段103により求められる過冷却度に応じて膨張弁の弁駆動装置44に信号を送ってメイン流路の媒体の流量を制御している。
図12に実施の形態8による冷凍装置の系統図を示す。図12に示した冷凍装置1は、圧縮機2、凝縮器3、蒸発器5およびこれらを順次接続する配管6を備え、上記凝縮器3と上記蒸発器5が流路切換弁400によって動作切換えされるものであり、上記凝縮器3と上記蒸発器5の間に設けられる流路に、実施の形態1で説明した上記バイパス流路、上記減圧手段、上記駆動手段、上記合流手段および上記昇圧手段からなる媒体制御装置500を設置したものである。
Claims (9)
- 圧縮機、凝縮器、蒸発器、これらを順次接続するメイン流路、
上記凝縮器から流出する媒体をメイン流路から分岐するバイパス流路、
上記バイパス流路に設けられ、上記バイパス流路の媒体を減圧する減圧手段、
上記凝縮器と前記蒸発器との間のメイン流路に設置され、上記メイン流路の媒体を加速し、上記バイパス流路の媒体を引き込む駆動手段と上記バイパス流路の媒体とメイン流路の媒体とを合流させる合流手段と合流した媒体を昇圧させる昇圧手段とを有する媒体制御手段を設け、
上記メイン流路の上記凝縮器と上記媒体制御手段の間の媒体と、上記バイパス流路の媒体との熱交換を行う熱交換器を冷却手段として設け、
メイン流路の上記冷却手段と上記媒体制御装置との間に、媒体の温度および圧力を測定する手段を設け、
上記測定された媒体の温度および圧力から飽和温度算出手段および過冷却度算出手段により求められる過冷却度に応じて、上記メイン流路の媒体の流量を制御することを特徴とする冷凍装置。 - 圧縮機、凝縮器、蒸発器、これらを順次接続するメイン流路、
上記凝縮器から流出する媒体をメイン流路から分岐するバイパス流路、
上記バイパス流路に設けられ、上記バイパス流路の媒体を減圧する減圧手段、
上記凝縮器と前記蒸発器との間のメイン流路に設置され、上記メイン流路の媒体を加速し、上記バイパス流路の媒体を引き込む駆動手段と上記バイパス流路の媒体とメイン流路の媒体とを合流させる合流手段と合流した媒体を昇圧させる昇圧手段とを有する媒体制御手段を設け、
上記メイン流路の上記凝縮器と上記媒体制御手段の間の媒体と、上記バイパス流路の媒体との熱交換を行う熱交換器を冷却手段として設け、
メイン流路の上記蒸発器と上記圧縮機との間に、媒体の温度および圧力を測定する手段を設け、
上記測定値から媒体の制御パラメータである過熱度を算出する過熱度算出手段を設け、上記制御パラメータに応じて、上記バイパス流路の媒体の流量あるいは上記メイン流路の媒体の流量を制御することを特徴とする冷凍装置。 - 上記過冷却度算出手段または上記過熱度算出手段により算出された上記過冷却度または上記過熱度に応じて上記減圧手段または上記媒体制御手段を制御することで上記バイパス流路の媒体の流量あるいは上記メイン流路の媒体の流量を制御することを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
- 上記過熱度算出手段により算出された上記過熱度に応じて上記減圧手段または上記媒体制御手段を制御することで上記バイパス流路の媒体の流量あるいは上記メイン流路の媒体の流量を制御することを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。
- 上記凝縮器と蒸発器との機能・動作が切換える流路切換弁を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷凍装置。
- 上記駆動手段は、上記メイン流路の媒体を加速するノズルと上記バイパス流路の媒体を引き込む低圧室とを有し、
上記昇圧手段は、ディフューザであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍装置。 - 上記媒体制御手段は、先細末広ノズルであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷凍装置。
- 上記媒体制御手段は、隘路を持つオリフィスであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の冷凍装置。
- 上記媒体制御手段は、弁体、弁座および上記弁体を駆動して上記弁体と上記弁座との隙間の面積を調整することにより媒体の流量を制御する弁駆動装置を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の冷凍装置。
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