JP6890555B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
また、上記特許文献1及び特許文献2に開示された発明は、圧縮機の吸入側及び吐出側に設けた圧力検知手段で圧力を検知するので、圧縮機の中間圧力による影響を考慮できない。そのため、圧縮機の吸入側にインジェクションする方式の冷凍装置にのみ適用でき、低温用冷凍装置に通常採用されている中間圧力部(圧縮機中間ポート)に冷媒をインジェクションする方式の冷凍装置では、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を適切に識別できない問題がある。
また、本発明の冷凍装置によれば、凝縮器と液溜めとの間、或いはサブクールコイルとインジェクション用膨張弁との間に設置した温度検知手段及び圧力検知手段の検知値は、圧縮機の運転状況に依存しないので、圧縮機の中間圧力部(圧縮機中間ポート)に冷媒をインジェクションする方式において、大きな要素変更することなく採用して自動調整することが可能である。
以下に、本発明に係る冷凍装置の構成及び動作を図示した実施の形態に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る冷凍装置の概略構成を示すp−h線図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る冷凍装置の冷媒の種類と飽和液温度のデータの関係を示した表である。なお、各図面では各構成部材の大きさの関係が実際の大きさとは異なる場合がある。また、各図面において同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通するものとする。更に、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも一例であって、これらの記載に限定するものではない。
電子膨張弁8は、サブクールコイル4から流入した液冷媒を減圧するものであり、制御装置52により開度を調整可能に構成されている。電子膨張弁8は、上流側が熱源側回路のサブクールコイル4に接続され、下流側が蒸発器9に接続されている。
蒸発器9は、例えば熱交換対象となる空気と電子膨張弁8により減圧された冷媒との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させるものである。蒸発器9は、上流側が熱源側回路の圧縮機1に接続され、下流側が電子膨張弁8に接続されている。
蒸発器ファン10は、蒸発器9に冷却対象となる空気を送り込み、蒸発器9を流れる冷媒との熱交換を促すものである。
なお、図1に示す実施の形態1では、電子膨張弁8、蒸発器9及び蒸発器ファン10を1台ずつ示しているが、例えば、電子膨張弁8、蒸発器9及び蒸発器ファン10の組み合わせを複数台並列に配管接続するようにしてもよい。
制御装置52には、冷媒の種類及び成分比に対応する制御パターンが記憶されており、特定した冷媒の制御パターンを選択し、その制御パターンに従い、予め冷媒別に設定された目標凝縮温度となるように、圧縮機1の周波数の変化量、凝縮器ファン7の回転数の変化量、インジェクション用膨張弁5のパルス変化量のうち少なくとも一つを制御する制御手段(制御プログラム)を備えている。
制御装置52は、上記アクチュエータを制御して、以下で説明する運転を実行するようになっている。
圧縮機1で圧縮されて吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器2に流入し、凝縮器2に供給される熱媒体との熱交換により放熱することで高圧液冷媒となる。凝縮器2に空気を送風する凝縮器ファン7は、冷媒の凝縮圧力が目標値になるように風量調整されており、凝縮器2からの放熱量を調整している。凝縮器2から流出した高圧液冷媒は、液溜め3に流入し、冷凍サイクル内に封入された余剰分の液冷媒を貯溜する。液溜め3から流出した高圧液冷媒は、サブクールコイル4に流入し、インジェクション回路60に冷媒が流れていれば、その冷媒によって、過冷却される。サブクールコイル4から流出した液冷媒は負荷側装置103に流入し、電子膨張弁8で減圧され、蒸発器9で被冷却物を冷却しながら蒸発し、再びガス冷媒となって、冷凍装置101の圧縮機1へ吸入される。
つまり、実施の形態1の冷凍装置101は、従来の冷凍装置のように、使用される冷媒毎に圧縮機1の吸入側及び吐出側の圧力、温度、及び圧縮機1の運転周波数に基づく電流値を算出し、或いは実験により予め求め制御装置52に記憶することなく、封入された冷媒に対応した効率の良い運転を可能とすることができる。
つまり、実施の形態1の冷凍装置101は、あらかじめ使用可能に構成した以外の冷媒が封入されている場合や、あるいは空気や初期封入されている窒素などが混入されている場合が懸念され、圧縮機1の故障や冷凍能力不足、或いは可燃性の冷媒であれば火災など、不具合が発生して初めて発覚するような事態を防止することができる。
次に、本発明に係る冷凍装置の実施の形態2を図4に基づいて説明する。
図4は、本発明の実施の形態2に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。なお、実施の形態2では実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の箇所については同一の符号を付して、その説明を省略する。
実施の形態2の冷凍装置102は、飽和液線71上ではなく、通常の二相状態における識別である。そのため、冷凍装置102は、一部の混合冷媒のように、温度勾配が一定以上の冷媒では判定範囲を広げる必要があり、冷媒の判定範囲が重ならないように、冷凍装置に使用可能とする冷媒の選定に配慮する必要があるが、温度勾配が小さい冷媒を使用可能とすれば、制約なく用いることができる。
また、実施の形態2の冷凍装置によれば、インジェクション温度センサ33及びインジェクション圧力センサ34の検知値は、圧縮機1の運転状況に依存しないので、圧縮機1の中間圧力部(圧縮機中間ポート6)に冷媒をインジェクションする方式においても冷媒識別が可能である。
次に、本発明に係る冷凍装置の実施の形態3を図5に基づいて説明する。
図5は、本発明の実施の形態3に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。なお、実施の形態3では実施の形態1及び2との相違点を中心に説明し、同様の箇所については同一の符号を付して、その説明を省略する。
つまり、制御装置52は、識別された封入冷媒の種類に応じて、インジェクション電磁弁35とインジェクションバイパス電磁弁36の開閉を制御することにより、中間圧力部(圧縮機中間ポート6)に冷媒をインジェクションする方式と、圧縮機1の吸入側にインジェクションする方式を自動的に切り換えて最適方式を選択することが可能である。
Claims (4)
- 圧縮機、凝縮器、液溜め、サブクールコイルを順次冷媒配管で直列接続した冷媒回路と、
前記凝縮器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機の中間圧力部にインジェクションさせるインジェクション回路と、
前記サブクールコイルの下流側で分岐した冷媒を減圧するインジェクション用膨張弁と、
前記サブクールコイルの上流、且つ前記インジェクション用膨張弁の下流に設置された温度検知手段及び圧力検知手段と、
二相状態にある冷媒において温度勾配の大きさに基づいて判定した圧力の範囲が重ならない複数種類の冷媒を予め選定し、それらのいずれかの冷媒を使用した場合に、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて、二相状態にある冷媒から冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて前記圧縮機の運転周波数、前記凝縮器に空気を送風するファンの回転数、及び前記インジェクション用膨張弁の開度のうち少なくとも一つを制御する制御装置と、を備える、冷凍装置。 - 前記冷媒回路は、蒸発器及び膨張弁を有する負荷側装置と冷媒配管で接続されており、
前記制御装置は、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて前記負荷側装置の膨張弁の開度を制御する、請求項1に記載の冷凍装置。 - 冷媒の異常を報知する報知手段を備え、
前記制御装置は、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒が識別できないと判断した場合に前記報知手段を報知させる、請求項1又は2に記載の冷凍装置。 - 前記サブクールコイルと前記圧縮機の間から分岐して前記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バイパス回路と、
前記インジェクション回路に設けられたインジェクション電磁弁と、
前記インジェクションバイパス回路に設けられたインジェクションバイパス電磁弁と、を備え、
前記制御装置は、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて前記インジェクション電磁弁及び前記インジェクションバイパス電磁弁の開閉を制御する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の冷凍装置。
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