JP5463192B2

JP5463192B2 - エコノマイザ回路付き冷凍装置

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Publication number: JP5463192B2
Application number: JP2010097006A
Authority: JP
Inventors: 勝巳蜂須賀
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-04-20
Also published as: JP2011226709A

Description

本発明は、中間熱交換器で液冷媒を過冷却するエコノマイザ回路を備えた輸送用冷凍装置等に適用して好適なエコノマイザ回路付き冷凍装置に関するものである。

従来から、輸送用冷凍装置等に適用される冷凍装置または冷凍ユニットにおいて、その冷却能力およびＣＯＰ（成績係数）を向上するため、凝縮器で凝縮液化された高圧液冷媒の一部を分流し、該分流冷媒をエコノマイザ用膨張弁で断熱膨張させた後、中間熱交換器に導き、ここで高圧液冷媒と熱交換させることによって該高圧液冷媒を過冷却し、蒸発した分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクション（注入）するようにしたエコノマイザ回路付きの冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、特許文献２には、冷凍装置の起動時、温度が高くなっている蒸発器に多量の冷媒が流入されることに起因する液バック現象を防止するため、蒸発器の入口側に設けられている膨張弁と直列に開閉弁を接続し、起動直後の所定時間だけ開閉弁を予め設定されている周期で閉状態と開状態とに交互にインチング動作させることにより、膨張弁が全開またはそれに近い状態であっても、単位時間当りの蒸発器に対する冷媒供給量を減少し、液バック現象の発生を防止するようにしたものが提示されている。

特開２００８−５７８３５号公報実開平１−１０２６５７号公報

上記の如く、エコノマイザ回路を備えている冷凍装置においては、中間熱交換器が高温となっている状態下で冷媒を流すと、中間熱交換器自身の熱容量や温度検知の応答遅れ等による影響で冷媒の出口過熱度が大きくなり、エコノマイザ用膨張弁の開度が全開またはそれに近い状態となることにより過剰な冷媒がインジェクションされることがある。このため、圧縮機の駆動動力が過大となったり、意図しない圧縮機への液バック現象が発生したりする等の問題があった。特に、圧縮機をエンジンで駆動している冷凍ユニットにおいては、駆動動力の過大化によりエンジンがエンストを起こす場合もあった。特許文献２に示すものは、かかるエコノマイザ回路での問題を解決し得るものではなかった。

エコノマイザ用膨張弁としては、開度を制御する温度センサや制御回路が不要で安価な温度式自動膨張弁の使用が望まれているが、上記のような問題を解消するには、使用する温度式自動膨張弁に対して、各製品の能力（エコノマイザ能力）に合せ、冷媒回路や圧縮機等に対する負荷低減を目的とした最大作動圧力（ＭＯＰ）や容量を個別に設定する必要がある。このため、メーカー標準仕様の膨張弁をそのまま使うことが困難となり、部品の共通化や低コスト化を図る上でのネックとなっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、エコノマイザ回路を作動した直後の過剰な冷媒インジェクションによる圧縮機の駆動動力の過大化や液バック等の発生を防止でき、しかもエコノマイザ用膨張弁に対する個別のＭＯＰや容量等の設定を不要化できるエコノマイザ回路付き冷凍装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明のエコノマイザ回路付き冷凍装置は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるエコノマイザ回路付き冷凍装置は、凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用膨張弁で断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ該エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給をインチング動作させる冷媒供給制御手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、中間熱交換器が高温の状態下でエコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ該エコノマイザ回路への分流冷媒の供給をインチング動作させる冷媒供給制御手段を備えているため、中間熱交換器が高温状態となっている条件下でエコノマイザ回路を作動させる際、冷媒供給制御手段をインチング動作させて断続的に冷媒を供給することにより、エコノマイザ用膨張弁が開き気味となっていたとしても、中間熱交換器に対する過剰な冷媒の流入を制限することができ、中間熱交換器の温度が通常使用する温度範囲まで低下した後、エコノマイザ用膨張弁による流量制御に移行することにより、冷媒の出口過熱度を適正値に制御することができる。従って、高温条件下でエコノマイザ回路を作動したとしても、過剰な冷媒がインジェクションされることにより、圧縮機の駆動動力が過大となったり、意図しない圧縮機への液バック現象が発生したりすることがなく、エコノマイザ用膨張弁に対する個別のＭＯＰや容量等の設定を不要化でき、安価なメーカー標準仕様の膨張弁を使用することで部品の共通化や低コスト化を図ることができるとともに、複雑な制御回路等を必要としない低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路を構成することができる。

さらに、本発明のエコノマイザ回路付き冷凍装置は、上記のエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記冷媒供給制御手段は、前記エコノマイザ用膨張弁の入口側に直列に接続されている電磁弁を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒供給制御手段が、エコノマイザ用膨張弁の入口側に直列に接続されている電磁弁を備えているため、中間熱交換器が高温の状態下でエコノマイザ回路を作動する際、エコノマイザ用膨張弁の入口側に設けられている電磁弁をインチング動作させることによって、エコノマイザ回路、すなわち中間熱交換器にエコノマイザ用膨張弁を介して制限された量の冷媒を断続的に供給し、中間熱交換器の温度を通常使用する温度範囲まで低下させることができる。従って、安価な電磁弁とメーカー標準仕様の膨張弁の組み合わせによりエコノマイザ用膨張弁に対する個別のＭＯＰや容量の設定を不要化し、エコノマイザ回路を作動した直後の過剰な冷媒インジェクションに起因する圧縮機の駆動動力の過大化や意図しない圧縮機への液バックの発生等を防止することができる。

さらに、本発明のエコノマイザ回路付き冷凍装置は、上述のいずれかのエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記冷媒供給制御手段は、前記エコノマイザ回路の作動開始時のみ、所定の時間間隔で数回インチング動作されることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒供給制御手段が、エコノマイザ回路の作動開始時のみ、所定の時間間隔で数回インチング動作されるため、中間熱交換器が高温の状態下においてエコノマイザ回路を作動する際、冷媒供給制御手段を所定の時間間隔で数回インチング動作させることにより、中間熱交換器にエコノマイザ用膨張弁を介して制限された量の冷媒を断続的に供給し、中間熱交換器の温度を通常使用する温度範囲まで低下させることができる。従って、冷媒供給制御手段の簡単なインチング動作のみでエコノマイザ用膨張弁に対する個別のＭＯＰや容量の設定を不要化し、エコノマイザ回路を作動した直後の過剰な冷媒インジェクションに起因する圧縮機の駆動動力の過大化や意図しない圧縮機への液バックの発生等を防止することができる。なお、冷媒供給制御手段のインチング動作は、例えば冷媒供給制御手段を１秒オンして冷媒を供給し、５秒オフして冷媒の供給を停止する動作を５回程繰り返す程度で十分である。

さらに、本発明のエコノマイザ回路付き冷凍装置は、上述のいずれかのエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記冷媒供給制御手段は、外気温センサあるいは高圧圧力センサの検出値に基づいてインチング動作されることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒供給制御手段が、外気温センサあるいは高圧圧力センサの検出値に基づいてインチング動作されるため、新たに中間熱交換器の温度を検出する温度センサを設けることなく、冷凍装置に通常設けられている既設の外気温センサあるいは高圧圧力センサの検出値を代用することによって、エコノマイザ回路を作動するとき、中間熱交換器が高温状態下にあるか否かを判断し、冷媒供給制御手段をインチング動作させることができる。従って、新たに温度センサを追加設置する必要がなく、コスト上昇を抑制することができる。

さらに、本発明のエコノマイザ回路付き冷凍装置は、上述のいずれかのエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記エコノマイザ用膨張弁は、温度式自動膨張弁とされていることを特徴とする。

本発明によれば、エコノマイザ用膨張弁が、温度式自動膨張弁とされているため、エコノマイザ用膨張弁として、感温筒で中間熱交換器出口の冷媒過熱度を感知し、開度が機械的に自動調整される温度式自動膨張弁であって、各製品に合せて個別にＭＯＰや容量等を設定する必要のないメーカー標準仕様の温度式自動膨張弁を使用することができる。従って、膨張弁の開度を制御するための温度センサや制御回路等を必要としない低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路を構成することができる。

さらに、本発明にかかるエコノマイザ回路付き冷凍装置は、凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用絞りで断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記エコノマイザ用絞りは、前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ設定開度に調整され、前記エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給を微少量に調整可能な固定絞りとして機能する電子膨張弁とされていることを特徴とする。

本発明によれば、エコノマイザ用の絞りが、中間熱交換器が高温の状態下でエコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ設定開度に調整され、エコノマイザ回路への分流冷媒の供給を微少量に調整可能な固定絞りとして機能する電子膨張弁とされているため、中間熱交換器が高温状態となっている条件下でエコノマイザ回路を作動させる際、固定絞りとして機能する電子膨張弁を設定の開度とし、エコノマイザ回路への分流冷媒の供給を微少量に調整することによって、中間熱交換器に対する過剰な冷媒の流入を制限することができ、中間熱交換器の温度が通常使用する温度範囲まで低下した後、電子膨張弁を固定絞りとして機能させ、冷媒流量を調整することにより、冷媒の出口過熱度を適正に調整することができる。従って、高温条件下でエコノマイザ回路を作動したとしても、過剰な冷媒がインジェクションされることにより、圧縮機の駆動動力が過大となったり、意図しない圧縮機への液バック現象が発生したりすることがなく、メーカー標準仕様の電子膨張弁を使用し、開度制御のための複雑な制御回路等を用いることなく低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路を構成することができる。

さらに、本発明にかかるエコノマイザ回路付き冷凍装置は、凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用絞りで断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記エコノマイザ用絞りは、前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ設定開度に調整され、前記エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給を微少量に調整可能な固定絞りとして機能する流量調整弁とされていることを特徴とする。

本発明によれば、エコノマイザ用の絞りが、中間熱交換器が高温の状態下でエコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ設定開度に調整され、エコノマイザ回路への分流冷媒の供給を微少量に調整可能な固定絞りとして機能する流量調整弁とされているため、中間熱交換器が高温状態となっている条件下でエコノマイザ回路を作動させる際、固定絞りとして機能する流量調整弁を設定の開度とし、エコノマイザ回路への分流冷媒の供給を微少量に調整することによって、中間熱交換器に対する過剰な冷媒の流入を制限することができ、中間熱交換器の温度が通常使用する温度範囲まで低下した後、流量調整弁を固定絞りとして機能させ、冷媒流量を調整することにより、冷媒の出口過熱度を適正に調整することができる。従って、高温条件下でエコノマイザ回路を作動したとしても、過剰な冷媒がインジェクションされることにより、圧縮機の駆動動力が過大となったり、意図しない圧縮機への液バック現象が発生したりすることがなく、メーカー標準仕様の流量調整弁を使用し、開度制御のための複雑な制御回路等を必要としない低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路を構成することができる。

さらに、本発明にかかるエコノマイザ回路付き冷凍装置は、凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用絞りで断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、前記エコノマイザ回路の入口に設けられている電磁弁と並列に、前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始から一定時間だけ開放され、前記エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給を微少量に調整可能なプレ冷却用の第２電磁弁および流量調整手段を備えた並列回路が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、エコノマイザ回路の入口に設けられている電磁弁と並列に、中間熱交換器が高温の状態下でエコノマイザ回路を作動する際、作動開始から一定時間だけ開放され、エコノマイザ回路への分流冷媒の供給を微少量に調整可能なプレ冷却用の第２電磁弁および流量調整手段を備えた並列回路が設けられているため、中間熱交換器が高温状態となっている条件下でエコノマイザ回路を作動させる際、一定時間だけ第２電磁弁を開放し並列回路に設けられている流量調整手段を介して、エコノマイザ回路への分流冷媒の供給を微少量に調整することにより、中間熱交換器に対する過剰な冷媒の流入を制限することができ、中間熱交換器の温度が通常使用する温度範囲まで低下した後、第２電磁弁を閉、エコノマイザ回路入口の電磁弁を開とし、エコノマイザ用絞りで冷媒流量を調整することによって、冷媒の出口過熱度を適正に調整することができる。従って、高温条件下でエコノマイザ回路を作動したとしても、過剰な冷媒がインジェクションされることにより、圧縮機の駆動動力が過大となったり、意図しない圧縮機への液バック現象が発生したりすることがなく、メーカー標準仕様の膨張弁等を使用し、開度制御のための複雑な制御回路等を必要としない低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路を構成することができる。

本発明によると、中間熱交換器が高温状態となっている条件下でエコノマイザ回路を作動させる際、作動開始時のみ冷媒流量を絞ることによって、中間熱交換器に対する過剰な冷媒の流入を制限することができ、中間熱交換器の温度が通常使用する温度範囲まで低下した後、通常の流量制御に移行することにより、冷媒の出口過熱度を適正に制御することができるため、高温条件下でエコノマイザ回路を作動したとしても、過剰な冷媒がインジェクションされることにより、圧縮機の駆動動力が過大となったり、意図しない圧縮機への液バック現象が発生したりすることがなく、エコノマイザ用膨張弁に対する個別のＭＯＰや容量等の設定を不要化でき、安価なメーカー標準仕様の膨張弁や流量調整弁等を使用することで部品の共通化や低コスト化を図ることができるとともに、複雑な制御回路等を必要としない低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路を構成することができる。

本発明の第１実施形態に係るエコノマイザ回路付き冷凍装置の冷媒回路図である。図１に示すエコノマイザ回路付き冷凍装置の制御フロー図である。図１に示すエコノマイザ回路付き冷凍装置のエコノマイザ回路作動直後のインチング動作による中間熱交換器の温度変化状態等を示す説明図である。従来のエコノマイザ回路作動直後（インチング動作なし）の中間熱交換器の温度変化状態等を示す説明図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図４を用いて説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係るエコノマイザ回路付き冷凍装置の冷媒回路図が示され、図２には、その制御フロー図が示されている。
輸送用冷凍装置等に適用されるエコノマイザ回路付き冷凍装置（または冷凍ユニット）１は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機２と、電磁弁４と、高温高圧の冷媒ガスを凝縮液化する凝縮器５と、凝縮された液冷媒を溜めるレシーバ６と、液冷媒を過冷却するエコノマイザ用の中間熱交換器７と、高圧液冷媒と低圧冷媒ガスとを熱交換する内部熱交換器８と、高圧液冷媒を断熱膨張する電子膨張弁９と、断熱膨張された気液二相冷媒を蒸発する蒸発器１０と、低圧冷媒ガス中から液分を分離するアキュームレータ１１と、が冷媒配管１２により順次接続されて構成された閉サイクルの主冷媒回路１３を備えている。

また、主冷媒回路１３中のレシーバ６の出口側冷媒配管１２Ｃから分流された液冷媒の一部を、電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９、エコノマイザ用膨張弁２０を経て中間熱交換器７に導入し、ここで主冷媒回路１３側を流れる液冷媒と熱交換させて蒸発した後、このガス冷媒を圧縮機２の中間圧の圧縮室中にインジェクション（注入）するインジェクション回路２１が設けられており、これら電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９、エコノマイザ用膨張弁２０、中間熱交換器７およびインジェクション回路２１によりエコノマイザ回路２２が構成され、中間熱交換器７において液冷媒を過冷却できるようになっている。なお、エコノマイザ用膨張弁２０は、温度式自動膨張弁とされ、その感温筒２０Ａが中間熱交換器７からの出口配管に取り付けられている。

さらに、上記冷凍装置１において、内部熱交換器８、電子膨張弁９および蒸発器１０等の機器類は、庫内側ユニット１Ａとして冷却庫の内部側に配設されており、その他の機器類は、室外側ユニット１Ｂとして冷却庫の外部の適所に設置されている。なお、圧縮機２は、図示省略のエンジンもしくは電動モータ等により駆動されるようになっている。

また、上記冷凍装置（冷凍ユニット）１のエコノマイザ回路２２は、エコノマイザ制御手段２６により所定の作動条件が満たされたと判定されたとき、電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９が開とされ、作動されるようになっている。この際、中間熱交換器７の温度に応じて、該中間熱交換器７の温度が設定温度以上の高温条件下の場合に、電磁弁１９を含む冷媒供給制御手段２７（以下、冷媒供給制御手段２７と記載した中には、電磁弁１９が含まれている場合もある。）を介して、図２に示されるように、エコノマイザ回路２２の作動開始時のみ、電磁弁１９が所定回数インチング動作されるようになっている。以下に図２を参照してその動作を説明する。

冷凍装置（冷凍ユニット）１が運転中（ステップＳ１）において、ステップＳ２で電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９がオフ中か否かを判定し、ＮＯの場合は、ステップＳ１に戻り、ＹＥＳの場合は、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、電磁弁１９のＯＮ条件が成立しているか否か、すなわちエコノマイザ回路２２の作動条件が満たされているか否かが判定され、ＮＯの場合は、ステップＳ１に戻り、ＹＥＳの場合は、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、エコノマイザ回路２２を作動開始するに当り、中間熱交換器７の温度が高温状態となっているか否かを判定している。

ここでは、中間熱交換器７に温度センサを設けてその温度を検知するのではなく、既設の外気温センサ２８または高圧圧力センサ２９の検出値（高圧圧力センサ２９の検出値を用いる場合はその飽和温度）を代用値として用い、該温度が設定温度以上（例えば、４０℃以上）か否かを判定するようにしており、ＹＥＳの場合、ステップＳ５に移行し、ＮＯの場合、ステップＳ６に移行するようにしている。つまり、中間熱交換器７の温度が設定温度未満の場合は、ステップＳ６でエコノマイザ用膨張弁２０が通常制御可能な温度まで低下している状態と認識し、ステップＳ７に移行して電磁弁１９をオン状態に維持することにより、エコノマイザ回路２２の作動を開始する。

一方、中間熱交換器７の温度が設定温度以上（４０℃以上）と判定された場合、ステップＳ５に移行し、ここで電磁弁１９のインチング制御を実施したか否かを判定し、ＹＥＳであれば、ステップＳ６に移行し、上記動作を開始する。ＮＯの場合は、ステップＳ８でエコノマイザ用膨張弁２０が過大動力の発生もしくは意図しない液バックが発生する高温状態と認識し、冷媒供給制御手段２７を介して電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９のインチング動作を開始する。

電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９のインチング動作は、ステップＳ９において電磁弁１９をオンとしてステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０で電磁弁１９を一定時間オンしたか否かを判定し、ＮＯの場合は、ステップＳ９に戻り、ＹＥＳの場合は、ステップＳ１１に移行して電磁弁１９をオフとし、ステップＳ５に戻る動作を所定回数（例えば、５回）繰り返すことにより行われ、該動作が終了すると、ステップＳ６に移行するようになっている。なお、上記インチング動作での電磁弁１９のオン時間は、例えば１秒、オフ時間は、例えば５秒に設定することができる。

図３（ｃ）には、電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９の上記インチング動作が示されており、これによって、エコノマイザ用膨張弁２０の感温筒２０Ａの表面温度および感温筒２０Ａが設置される配管内冷媒温度は、図３（ｂ）に示されるように変化し、中間熱交換器７を経て圧縮機２の中間圧ポートにインジェクションされる中間圧冷媒の圧力は、図３（ａ）に示されるように変化されることになる。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記冷凍装置（冷凍ユニット）１において、圧縮機２で圧縮された冷媒は、凝縮器５に送られ、図示省略の凝縮器用ファンにより送風される外気と熱交換して凝縮液化される。この冷媒は、中間熱交換器７、内部熱交換器８を経て電子膨張弁９に至り、ここで断熱膨張されて気液二相冷媒となり、蒸発器１０に流入する。蒸発器１０では、図示省略の蒸発器用ファンにより循環される庫内空気と冷媒とが熱交換され、庫内空気を冷却することによって冷媒は蒸発される。この冷媒は、内部熱交換器８、アキュームレータ１１を経て圧縮機２に吸入され、再圧縮される。以降、同様の動作を繰り返すことにより、冷却庫内の冷却に供される。

上記のユニット運転中、エコノマイザ回路２２の作動条件が満たされると、電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９が開とされ、レシーバ６の出口側冷媒配管１２Ｃから高圧液冷媒の一部が分流されてエコノマイザ回路２２を構成するインジェクション回路２１に流通されるようになる。この際、中間熱交換器７の温度が外気温センサ２８もしくは高圧圧力センサ２９の検出値に基づいて検知され、該温度が設定温度未満の場合は、電磁弁１９がそのまま開状態に維持されることにより、エコノマイザ回路２２が作動状態とされる。

これにより、中間熱交換器７において、主冷媒回路１３側を流れる高圧液冷媒と、インジェクション回路２１側に分流され、エコノマイザ用膨張弁２０で断熱膨張された冷媒とが熱交換される。この冷媒同士の熱交換により高圧液冷媒は過冷却され、分流冷媒は蒸発して圧縮機２の中間圧の圧縮室内にインジェクション（注入）されることとなり、そのエコノマイザ効果によって、公知の如く、蒸発器１０での冷却能力が向上され、冷凍装置１の成績係数（ＣＯＰ）が向上される。

一方、エコノマイザ回路２２が作動を開始する際、中間熱交換器７の温度が設定温度以上（本実施形態では、４０℃以上）の場合は、図３（ｃ）に示されるように、冷媒供給制御手段２７を介して電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９が、１秒オン、５秒オフとされる動作を５回繰り返すインチング動作を行う。ことによって、エコノマイザ用膨張弁２０の開度が開き気味となっていたとしても、中間熱交換器７に対する冷媒流入量を制限することができるため、高温状態となっている中間熱交換器７に過剰の冷媒が流入されることに起因する液バック現象や圧縮機２の駆動動力の過大化等を防止することができる。

なお、電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９が、図４（ｃ）のように、インチング動作されず開放されると、図４（ｂ）に示されるように、エコノマイザ用膨張弁２０は、応答遅れ等による影響によって開き気味となるため、中間熱交換器７に対する冷媒流入量を制限することができず、中間熱交換器７に過剰の冷媒が流入されることに起因する液バック現象や圧縮機２の駆動動力の過大化等により、図４（ａ）に示されるように、エンジンがエンストを起こし、ユニットが異常停止される場合もあったが、本実施形態によると、駆動動力の過大化によるユニットの異常停止等を防止することができる。

また、冷媒供給制御手段２７を介して電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９が、インチング動作される間に、中間熱交換器７の出口配管が、図３（ｂ）に示されるように、インジェクション回路２１側に分流された冷媒の蒸発によって冷却され、エコノマイザ用膨張弁２０が通常制御可能な温度まで低下されるため、インチング動作の終了後は、電磁弁１９を開状態に維持し、エコノマイザ用膨張弁２０による流量制御に移行することにより、冷媒の出口過熱度を適正値に制御することができる。

従って、中間熱交換器７が高温の状態下でエコノマイザ回路２２を作動しても、過剰な冷媒がインジェクションされることにより、圧縮機２の駆動動力が過大となったり、意図しない圧縮機２への液バック現象が生じたりすることがなく、エコノマイザ用膨張弁２０に対する個別のＭＯＰや容量等の設定を不要化でき、安価なメーカー標準仕様の膨張弁を使用することで部品の共通化や低コスト化を図ることができるとともに、複雑な制御回路を必要としない低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路２２を構成することができる。

また、中間熱交換器７が高温の状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、エコノマイザ用膨張弁２０の入口側に設けられている電磁弁１９を冷媒供給制御手段２７によりインチング動作させることによって、エコノマイザ回路２２、すなわち中間熱交換器７にエコノマイザ用膨張弁２０を介して制限された量の冷媒を断続的に供給し、中間熱交換器７の温度を通常使用する温度範囲まで低下させることができるため、安価な電磁弁１９とメーカー標準仕様の膨張弁２０の組み合わせ構成による電磁弁１９の簡単なインチング動作のみで、エコノマイザ用膨張弁２０に対する個別のＭＯＰや容量の設定を不要化し、エコノマイザ回路２２を作動した直後の過剰な冷媒インジェクションに起因する圧縮機２の駆動動力の過大化や意図しない圧縮機２への液バックの発生等を防止することができる。

また、中間熱交換器７の温度を、新たに温度センサを設けることなく、冷凍装置（冷凍ユニット）１に通常設けられている既設の外気温センサ２８あるいは高圧圧力センサ２９の検出値に基づいて代用検知するようにしているため、温度センサを追加設置する必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。更に、エコノマイザ用膨張弁２０として、感温筒２０Ａで中間熱交換器７出口の冷媒過熱度を感知し、開度が機械的に自動調整される温度式自動膨張弁２０であって、各製品に合せて個別にＭＯＰや容量等を設定する必要のないメーカー標準仕様の温度式自動膨張弁２０を使用することができるため、膨張弁の開度を制御するための温度センサや制御回路等を必要としない低コストで信頼性の高いエコノマイザ回路２２を構成することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、エコノマイザ用膨張弁２０を電子膨張弁としている点が異なる。その他の点は第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、エコノマイザ用膨張弁２０として電子膨張弁が用いられるが、ここでの電子膨張弁は、全閉状態と設定開度との間で開閉制御される固定絞りの電子膨張弁として用いられる。このため、温度センサ等の検出値に基づいて電子膨張弁の開度を制御する制御回路は不要とされる。また、電子膨張弁の開閉機能は利用できるため、電磁弁１９の機能を電子膨張弁に兼用させることで電磁弁１９を省略することができるとともに、高温状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、冷媒供給制御手段２７を介して電子膨張弁をインチング動作させるように構成している。

このように、第１実施形態の電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９およびエコノマイザ用膨張弁（温度式自動膨張弁）２０に代え、上記の如く動作される電子膨張弁を設けることによっても、中間熱交換器７が高温の状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、電子膨張弁を電磁弁１９と同じようにインチング動作させることにより、中間熱交換器７に対する冷媒供給量を制限することができるため、コスト上昇を最小限に抑制しながら、上記第１実施形態と略同等の作用効果を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態は、上記した第２実施形態に対して、エコノマイザ用膨張弁２０を電子膨張弁としている点は同様であるが、その動作形態が異なっている。その他の点は第１および第２実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、エコノマイザ用膨張弁２０として電子膨張弁が用いられるが、ここでの電子膨張弁は、全閉状態と設定開度との間で開閉制御される固定絞りの電子膨張弁として用いられる。このため、温度センサ等の検出値に基づいて電子膨張弁の開度を制御する制御回路は不要とされる。また、電子膨張弁の開閉機能は利用できるため、電磁弁１９の機能を電子膨張弁に兼用させることで電磁弁１９を省略するとともに、高温状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、冷媒供給制御手段２７を介して電子膨張弁を或る一定時間だけ微少量の冷媒を流すことができる開度に設定可能な構成とされている。

このように、第１実施形態の電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９およびエコノマイザ用膨張弁（温度式自動膨張弁）２０に代え、上記の如く動作される電子膨張弁を設けることによっても、中間熱交換器７が高温の状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、電磁弁１９をインチング動作させる代わりに、電子膨張弁を一定時間だけ微少量の液冷媒を流すことができる開度とすることによって、中間熱交換器７に対する冷媒供給量を制限することができる。このため、コスト上昇を最小限に抑制しながら、エコノマイザ回路２２を作動した直後の過剰な冷媒インジェクションに起因する圧縮機２の駆動動力の過大化や意図しない圧縮機２への液バックの発生を防止できるなど、第１および第２実施形態と略同等の作用効果を得ることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態は、上記した第１ないし第３実施形態に対して、エコノマイザ用膨張弁２０を流量調整弁としている点が異なる。その他の点は第１ないし第３実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、エコノマイザ用膨張弁２０として流量調整弁が用いられるが、ここでの流量調整弁は、全閉状態と設定開度との間で開閉制御される固定絞りの流量調整弁として用いられる。このため、温度センサ等の検出値に基づいて流量調整弁の開度を制御する制御回路は不要とされる。また、流量調整弁の開閉機能は利用できるため、電磁弁１９の機能を流量調整弁に兼用させることで電磁弁１９を省略するとともに、高温状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、冷媒供給制御手段２７を介して流量調整弁を或る一定時間だけ微少量の冷媒を流すことができる開度に設定可能な構成とされている。

このように、第１実施形態の電磁弁（エコノマイザ電磁弁）１９およびエコノマイザ用膨張弁（温度式自動膨張弁）２０に代え、上記の如く動作される流量調整弁を設けることによっても、中間熱交換器７が高温の状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、電磁弁１９をインチング動作させる代わりに、流量調整弁を一定時間だけ微少量の液冷媒を流すことができる開度とすることによって、中間熱交換器７に対する冷媒供給量を制限することができる。このため、コスト上昇を最小限に抑制しながら、エコノマイザ回路２２を作動した直後の過剰な冷媒インジェクションに起因する圧縮機２の駆動動力の過大化や意図しない圧縮機２への液バックの発生を防止できるなど、第１ないし第３実施形態と略同等の作用効果を得ることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
本実施形態は、上記した第１実施形態に対して、エコノマイザ回路２２のエコノマイザ電磁弁１９と並列に、第２電磁弁と微少量の冷媒を流すことができる流量調整手段（キャピラリチューブ）とを備えた並列回路を設けた構成とされている点が異なる。その他の点は第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、エコノマイザ回路２２のエコノマイザ電磁弁１９に対して並列に、プレ冷却用の第２電磁弁と微少量の液冷媒を流すことができる流量調整手段（キャピラリチューブ）とを備えた並列回路を接続した構成とされている。このため、温度センサ等の検出値に基づいての制御回路等は不要とされる。また、この第２電磁弁は、高温状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、冷媒供給制御手段２７を介して作動開始から一定時間だけ開とされ、一定時間経過後に第２電磁弁が閉、エコノマイザ電磁弁１９が開とされるようになっている。

このように、エコノマイザ電磁弁１９と並列に、プレ冷却用の第２電磁弁と微少量の液冷媒を流すことができる流量調整手段（キャピラリチューブ）とを備えた並列回路を接続した構成とすることによっても、中間熱交換器７が高温の状態下でエコノマイザ回路２２を作動する際、電磁弁１９をインチング動作させる代わりに、プレ冷却用の第２電磁弁を一定時間だけ開き、並列回路を経て流量調整手段（キャピラリチューブ）で調整された微少量の液冷媒を流すことによって、中間熱交換器７に対する冷媒供給量を制限することができる。このため、コスト上昇を最小限に抑制しながら、エコノマイザ回路２２を作動した直後の過剰な冷媒インジェクションに起因する圧縮機２の駆動動力の過大化や意図しない圧縮機２への液バックの発生を防止できるなど、第１ないし第３実施形態と略同等の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、中間熱交換器７の温度を既設の外気温センサ２８または高圧圧力センサ２９の検出値で代用するようにし、新たに温度センサを設けることによるコスト上昇を抑えているが、中間熱交換器７に温度センサを設け、中間熱交換器７の温度を直接検出するようにしてもよいことはもちろんであり、この場合、中間熱交換器７の温度を直接検知できることから、制御精度を向上することができる。

１エコノマイザ回路付き冷凍装置
２圧縮機
５凝縮器
７中間熱交換器
１９電磁弁（エコノマイザ電磁弁）
２０エコノマイザ用膨張弁
２１インジェクション回路
２２エコノマイザ回路
２６エコノマイザ制御手段
２７冷媒供給制御手段
２８外気温センサ
２９高圧圧力センサ

Claims

凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用膨張弁で断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、
前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ該エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給をインチング動作させる冷媒供給制御手段を備えていることを特徴とするエコノマイザ回路付き冷凍装置。
前記冷媒供給制御手段は、前記エコノマイザ用膨張弁の入口側に直列に接続されている電磁弁を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエコノマイザ回路付き冷凍装置。
前記冷媒供給制御手段は、前記エコノマイザ回路の作動開始時のみ、所定の時間間隔で数回インチング動作されることを特徴とする請求項１または２に記載のエコノマイザ回路付き冷凍装置。
前記冷媒供給制御手段は、外気温センサあるいは高圧圧力センサの検出値に基づいてインチング動作されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のエコノマイザ回路付き冷凍装置。
前記エコノマイザ用膨張弁は、温度式自動膨張弁とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のエコノマイザ回路付き冷凍装置。
凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用絞りで断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、
前記エコノマイザ用絞りは、前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ設定開度に調整され、前記エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給を微少量に調整可能な固定絞りとして機能する電子膨張弁とされていることを特徴とするエコノマイザ回路付き冷凍装置。
凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用絞りで断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、
前記エコノマイザ用絞りは、前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始時のみ設定開度に調整され、前記エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給を微少量に調整可能な固定絞りとして機能する流量調整弁とされていることを特徴とするエコノマイザ回路付き冷凍装置。
凝縮器で凝縮された液冷媒の一部を分流し、該冷媒をエコノマイザ用絞りで断熱膨張した後、中間熱交換器に導き、前記液冷媒と熱交換させて該液冷媒を過冷却し、蒸発した前記分流冷媒を圧縮機の中間圧の圧縮室にインジェクションするエコノマイザ回路を備えているエコノマイザ回路付き冷凍装置において、
前記エコノマイザ回路の入口に設けられている電磁弁と並列に、前記中間熱交換器が高温の状態下で前記エコノマイザ回路を作動する際、作動開始から一定時間だけ開放され、前記エコノマイザ回路への前記分流冷媒の供給を微少量に調整可能なプレ冷却用の第２電磁弁および流量調整手段を備えた並列回路が設けられていることを特徴とするエコノマイザ回路付き冷凍装置。