JP6388260B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
また、バイパス用絞り手段を、ガス戻し用絞り手段と液戻し用絞り手段から構成し、バイパス回路に、タンク上部から冷媒を流出させ、ガス戻し用絞り手段に流入させるガス配管と、タンク下部から冷媒を流出させ、液戻し用絞り手段に流入させる液配管を設け、制御手段が、ガス戻し用絞り手段により、タンク内の圧力を調整すると共に、液戻し用絞り手段により、スプリット熱交換器に流すバイパス回路の液冷媒量を調整するようにすれば、タンク上部からガス戻し用絞り手段を介して低温のガスを抜くことで、タンク内の圧力が低下する。これにより、タンク内では温度が低下するので、冷媒の凝縮作用が生じ、当該タンク内に液状態の冷媒を効果的に貯めることができるようになる。また、圧力調整用絞り手段で膨張されることで液化した冷媒の一部はタンク内で蒸発し、温度が低下したガス冷媒となり、残りは液冷媒となってタンク内下部に一旦貯留されるかたちとなる。
そして、このタンク内下部の液冷媒が主絞り手段に流入することになるので、満液状態で主絞り手段に冷媒を流入させることが可能となり、特に蒸発器における蒸発温度が高い冷蔵条件における冷凍能力の向上を図ることができるようになる。また、液戻し用絞り手段を介してスプリット熱交換器にタンク内下部の液冷媒を流し、主絞り手段に流入する冷媒の過冷却を増大させることができる。これにより、主絞り手段に搬送される冷媒の液相割合を効果的に高め、満液状態で主絞り手段に流入させることができるようになる。また、圧縮手段が吸い込む冷媒の温度も低下することになるので、結果的に圧縮手段から吐出される冷媒の吐出温度も下げることができるようになり、圧縮手段の保護を図ることが可能となる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図1は本発明を適用する一実施例にかかる冷凍装置Rの冷媒回路図である。本実施例における冷凍装置Rは、スーパーマーケット等の店舗の機械室等に設置された冷凍機ユニット3と、店舗の売り場内に設置された一台若しくは複数台(図面では一台のみ示す)のショーケース4とを備え、これら冷凍機ユニット3とショーケース4とが、ユニット出口6とユニット入口7を介して、冷媒配管(液管)8及び冷媒配管9により連結されて所定の冷媒回路1を構成している。
以上の構成で、次に冷凍装置Rの動作を説明する。コントローラ27により圧縮機11の電動要素が駆動されると、第1の回転圧縮要素14及び第2の回転圧縮要素16が回転し、低段側吸込口17より第1の回転圧縮要素14の低圧部に低圧(LP)の冷媒ガス(二酸化炭素)が吸い込まれる。そして、第1の回転圧縮要素14により中間圧(MP)に昇圧され、この中間圧(MP)の冷媒ガスは、第2の回転圧縮要素16に吸い込まれる。そして、この第2の回転圧縮要素16により2段目の圧縮が行われて高温高圧(HP:超臨界圧力)の冷媒ガスとなり、高段側吐出口15から吐出される。
一方、オイルセパレータ20でオイルが分離された冷媒ガスは、次に、排熱回収熱交換器21の第1の流路21Aに流入する。前述した如く排熱回収熱交換器21の第2の流路21Bには熱媒体が循環されているので、第1の流路21Aに流入した高温の冷媒ガスは放熱し、第2の流路21Bに流れる熱媒体を加熱する。これにより冷媒の排熱が回収される。
この排熱回収熱交換器21の第1の流路21Aを出た冷媒ガスは、次にガスクーラ28に流入して空冷された後、ガスクーラ出口配管32を経て電動膨張弁(圧力調整用絞り手段)33に至る。この電動膨張弁33は、当該電動膨張弁33より上流側の冷媒回路1の高圧側圧力HPを所定の目標値(例えば前述した9MPa等)に制御するために設けられている。
次にバイパス回路48の流れを説明する。前述した如くタンク36の上部に接続されたガス配管42には電動膨張弁43(ガス戻し用絞り手段)が接続されており、この電動膨張弁43を介してタンク36上部からガス冷媒が流出し、スプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流される。
また、前述した如くタンク36の下部に接続された液配管46には電動膨張弁47(液戻し用絞り手段)が接続されており、この電動膨張弁47を介してタンク36下部から液冷媒が流出し、ガス配管42からのガス冷媒に合流してスプリット熱交換器29の第1の流路29Aに流される。
以上のようにコントローラ27は圧縮機11や各電動膨張弁33、43、47を制御するものであるが、外気温度が低くなる冬季等においては、圧縮機11の吐出温度も低下するようになるため、排熱回収熱交換器21での排熱回収効果も低下してくる。そのような状況で給湯器24のコントローラから排熱回収要求があった場合(排熱回収熱交換器21の第2の流路21Bに熱媒体が循環される)、コントローラ27は各電動膨張弁33、43、47の弁開度を所定ステップ低下させて流路を絞る。
1 冷媒回路
3 冷凍機ユニット
4 ショーケース
8、9 冷媒配管
11 圧縮機(圧縮手段)
21 排熱回収熱交換器
24 給湯器
27 コントローラ(制御手段)
28 ガスクーラ
29 スプリット熱交換器
33 電動膨張弁(圧力調整用絞り手段)
36 タンク
38 主回路
39 電動膨張弁(主絞り手段)
41 蒸発器
42 ガス配管
43 電動膨張弁(ガス戻し用絞り手段)
46 液配管
47 電動膨張弁(液戻し用絞り手段)
48 バイパス回路
Claims (6)
- 圧縮手段と、ガスクーラと、主絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成された冷凍装置において、
前記ガスクーラの下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続された圧力調整用絞り手段と、
該圧力調整用絞り手段の下流側であって、前記主絞り手段の上流側の前記冷媒回路に接続されたタンクと、
該タンク内の冷媒を、バイパス用絞り手段を介して前記圧縮手段に戻すバイパス回路と、
前記圧力調整用絞り手段及びバイパス用絞り手段を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記圧力調整用絞り手段により、当該圧力調整用絞り手段より上流側の前記冷媒回路の高圧側圧力を調整し、前記バイパス用絞り手段により、前記タンク内の圧力を調整すると共に、
前記ガスクーラの上流側には、前記圧縮手段から吐出された冷媒が流れる排熱回収熱交換器を設け、
前記主絞り手段に流入する冷媒と前記バイパス用絞り手段を経た前記バイパス回路の冷媒とを熱交換させるスプリット熱交換器を備え、
前記バイパス用絞り手段は、ガス戻し用絞り手段と液戻し用絞り手段を有すると共に、
前記バイパス回路は、前記タンク上部から冷媒を流出させ、前記ガス戻し用絞り手段に流入させるガス配管と、前記タンク下部から冷媒を流出させ、前記液戻し用絞り手段に流入させる液配管を有し、
前記制御手段は、前記ガス戻し用絞り手段により、前記タンク内の圧力を調整すると共に、前記液戻し用絞り手段により、前記スプリット熱交換器に流す前記バイパス回路の液冷媒量を調整することを特徴とする冷凍装置。 - 前記排熱回収熱交換器にて回収された冷媒の排熱により、給湯又は暖房を行うことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
- 前記バイパス回路は、前記圧縮手段の中間圧部に冷媒を戻すことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷凍装置。
- 前記制御手段は、前記排熱回収熱交換器での排熱回収効果を増大させる必要がある場合、前記圧力調整用絞り手段を絞ることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の冷凍装置。
- 前記制御手段は、前記排熱回収熱交換器での排熱回収効果を増大させる必要がある場合、前記バイパス用絞り手段を絞ることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の冷凍装置。
- 前記冷媒として二酸化炭素を使用したことを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の冷凍装置。
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