JPH05164419A - 冷凍回路及び冷凍回路内のエコノマイザ制御方法 - Google Patents

冷凍回路及び冷凍回路内のエコノマイザ制御方法

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JPH05164419A
JPH05164419A JP4108254A JP10825492A JPH05164419A JP H05164419 A JPH05164419 A JP H05164419A JP 4108254 A JP4108254 A JP 4108254A JP 10825492 A JP10825492 A JP 10825492A JP H05164419 A JPH05164419 A JP H05164419A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 エコノマイザ制御を可変容量制御で行うこと
ができる冷凍回路を提供する。 【構成】 コンプレッサ１２の吸入圧力に応答してエコ
ノマイザ回路２２を制御することにより、冷却度を一定
にすることができる。さらに、中間ライン１３に供給さ
れる液冷媒の一部を制御することでコンプレッサの吐出
し温度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍回路に関し、特に
冷凍回路内のエコノマイザを可変容量制御する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】食品販
売店の食品ケースを冷却するために用いられるような冷
凍システムでは、ケースの温度を一定に保ち、中に入れ
る食品の品質を保持できるようにする必要がある。買物
の形態、販売品目、除じんや貯蔵品などはすべて、ケー
スを冷却するエバポレータの冷凍負荷を変化させる要因
となる。可変容量制御を行い、吸入圧力や冷凍空間温度
の公差を一定に保つために、従来からコンプレッサをサ
イクリングして容量制御する方法や吸戻しによって容量
制御する方法などが知られている。しかしながら、どち
らの方法でも吸入圧力に揺らぎが生じ、結果として冷凍
空間の温度が変動する。インバータドライブを使用する
と効果的であるが、これは極めて高価である。さらに、
内部コンパウンド二段圧縮機（コンパウンド冷凍圧縮
機）をシリンダの吸戻しと共に用いることは容易ではな
い。エコノマイザを用いる場合、中間温度及び／または
吐出し温度によって熱膨張弁（ＴＸＶ）を制御する。
【０００３】冷凍空間の実際の状態を示すものは吸入圧
力及び冷凍空間温度のみである。冷凍空間の設計温度
は、吸入圧力及び冷凍空間温度に基づく液体温度を変動
させる（冷凍効果を変える）ことで、公差が少ない範囲
内に維持することが可能となる。電子式膨張弁（ＥＸ
Ｖ）付加し、最大吐出し温度を例えば華氏２５０度（摂
氏約１２１度）に維持すると、満足のゆく中間加熱低減
度が得られる。
【０００４】本発明の目的は、冷凍空間温度を極めて厳
密に制御するとともに、可変容量制御を行うための法及
び装置を提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、冷凍空間温度及び吸
入圧力に基づいて、エバポレータに供給される液冷媒の
温度を制御することにある。本発明は、これらの目的及
び以下に明示する他の目的を達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】基本的に二段システムで
は、吸入圧力に応答する第１のＥＸＶは、コンデンサか
らの動作流体の一部を分流してエコノマイザに送る。エ
コノマイザでは、動作流体が中間点に達する前に分流し
た動作流体と残りの動作流体との間で熱交換を行う。コ
ンプレッサの吐出し温度に応答する第２のＥＸＶは、エ
コノマイザからエバポレータへ送られる動作流体の一部
を分流し、第１のＥＸＶによって分流された動作流体と
混合して中間点に送る。サブクーラーを別に備えた一段
システムでは、サブクーラー回路のＥＸＶはメイン回路
の吸入圧力に応答して制御される。
【０００７】
【実施例】図１において、符号１０は冷凍回路全体を示
す。冷凍回路１０は一段目のコンプレッサ１２及び二段
目のコンプレッサ１４を含む。これらのコンプレッサは
別々でも良いし、一つのコンプレッサの中にあっても良
い。コンプレッサ１２及び１４は、中間ライン１３を介
して接続されており、吸気を直列で圧縮して高温高圧に
する。さらに、ディスチャージライン１６を介して高温
高圧となった吸気をコンデンサ１８に送る。コンデンサ
１８では、高温の冷媒ガスからコンデンサ内の空気に熱
が放出されることで、圧縮ガスが冷却されて気体から液
体になる。液冷媒は、コンデンサ１８からリキッドライ
ン２０を介してエコノマイザ２２を通り、ＴＸＶ２４に
送られる。液冷媒がＴＸＶ２４のオリフィスを通過する
と、液冷媒の一部は気化して気体（フラッシュガス）に
なる。液体と気体が混在した冷媒は、分配管２６を介し
てエバポレータ２８に送られる。液冷媒の平衡によって
冷媒がエバポレータ内の空気から熱を吸収し、エバポレ
ータ２８のコイルで冷媒が気化し、エバポレータ２８が
備えられているケース（図示せず）が冷却される。気化
した冷媒はさらにサクションライン３０を介して一段目
のコンプレッサ１２に送られ、流体回路が完了する。エ
バポレータ２８と一段目のコンプレッサ１２との間のサ
クションライン３０には、ＴＸＶ２４の検知バルブ２５
が備えられている。このため、エバポレータ２８に流れ
込む冷媒の量をＴＸＶ２４によって調節し、エバポレー
タ２８の吐出し口において所望の過冷却度を得ることが
できる。このような冷凍回路については周知のものであ
る。
【０００８】ライン２０ａは、エコノマイザ２２の上流
でリキッドライン２０から分岐しており、ライン２０ａ
を通ってエコノマイザ２２を通過する冷媒と、リキッド
ライン２０を通ってエコノマイザ２２を通過する液冷媒
との間で熱交換が行われる。分岐ライン２０ａ内の流れ
はＥＸＶ２４によって制御されている。分岐ライン２０
ａを通ってエコノマイザ２２に流れ込む冷媒は、エコノ
マイザ２２からライン３６を通って中間ライン１３に送
られる。さらに、この冷媒は中間ライン１３から二段目
のコンプレッサ１４に送られる。ライン２０ｂは、エコ
ノマイザ２２の下流でリキッドライン２０から分岐し、
ライン３６と接続されている。分岐ライン２０ｂ内の流
れはＥＸＶ３８によって制御されている。
【０００９】マイクロプロセッサすなわちコントローラ
５０は、ＥＸＶ３４及び３８と作用的に接続されてい
る。さらにマイクロプロセッサ５０は、ライン２０のエ
コノマイザ２２の吐出し口または吐出し口の近くであ
り、かつ分岐ライン２０ｂの上流側となる位置に備えら
れた温度センサ４０と、ディスチャージライン１６上で
二段目のコンプレッサ１４の吐出し口または吐出し口の
近くに備えられた温度センサ４２とに接続されている。
また、コントローラ５０は、サクションライン３０に備
えられた圧力センサすなわちトランスデューサ４４及び
／または食品ケースやエバポレータ、エバポレータの近
くなどに備えられた温度センサ４６に接続されている。
圧力センサ４４及び温度センサ４６は概して余分なもの
であるので、必要があれば一方しか用いないようにする
こともできるが、温度センサ４６を用いるか用いないか
は別として、圧力センサ４４は一般には用いることが好
ましいとされている。上述したシステムにおいて、コン
トローラ５０または他の適当な手段によって一段目及び
二段目のコンプレッサ１２及び１４を制御する。
【００１０】冷凍回路１０は完了するが、この回路に二
段コンプレッサを並列に用いたバンクを含むように修正
してもよい。このような回路において、コンデンサ１８
及びエコノマイザ２２は共通のものを用いるが、二段コ
ンプレッサの並列バンクからの動作流体は、コンデンサ
１８及び分岐ライン２０ｂの下流に送られる。さらにリ
キッドライン２０は複数のラインに分岐し、ＴＸＶ２４
に対応するＴＸＶと、エバポレータ２８に対応するエバ
ポレータとを各ラインに含む形となる。エバポレータか
ら吐出された流体は、多分岐してコンプレッサのバンク
に送られる。このコンプレッサのバンクはコントローラ
５０によって制御されているため、必要な数のコンプレ
ッサのみが動作する。圧力センサ４４は共通のサクショ
ンラインすなわちヘッダに備えられている。
【００１１】以下、冷凍回路の動作について説明する。
冷凍回路では、サクションライン３０を通って一段目の
コンプレッサ１２に送られる冷媒を圧縮し、ＥＸＶ３４
及び３８を通ってライン３６に送られる冷媒とともに中
間ライン１３に送り、さらに二段目のコンプレッサ１４
に送る。二段目のコンプレッサ１４からの流出物はコン
デンサ１８に送られる。コンデンサ１８では高温の冷媒
ガスを圧縮して液体とし、この液冷媒をライン２０から
エコノマイザに送る。ＥＸＶ３４が開いている場合、液
冷媒の一部はライン２０ａを通ってエコノマイザ２２に
流れ込む。エコノマイザ２２に送られた冷媒は、ライン
２０からの液冷媒がエコノマイザ２２を通過するとき
に、この冷媒をさらに冷却しながら気化することとな
る。気体となった冷媒はエコノマイザ２２を通過してラ
イン３６に流れ込み、さらにライン１３を通って二段目
のコンプレッサ１４に送られる。ライン２０を通ってエ
コノマイザ２２に流れ込む液冷媒は、ＥＸＶ２４を通っ
てエバポレータ２８に送られ、分配管２６に達する。さ
らに、ＥＸＶ３８が開いている場合には、液冷媒は分岐
ライン２０ｂからライン３６に流れ込む。ライン３６で
はエコノマイザ２２から供給される気体冷媒の冷却及び
／または圧縮が行われる。ＴＸＶ２４は、センサ２５に
よって検出された温度に応答してエバポレータ２８を通
る流れを制御し、これによってエンタルピーすなわち冷
凍効果を変える。
【００１２】コントローラ５０は、圧力センサ４４によ
って検出された吸入圧力及び／または温度センサ４６に
よって検出されたケース内温度に応答してＥＸＶ３４を
制御する。一方、ＥＸＶ３４は、吸入圧力によって直接
制御することができる逆動作定圧弁に変えることが可能
である。温度センサ４２によって検出された吐出し温度
に応答するコントローラ５０によってＥＸＶ３８を制御
し、二段目のコンプレッサ１４の吐出し温度の上限をた
とえば華氏２５０度（摂氏約１２１度）のような予め定
めたレベルに制限する。このような制限は、気体冷媒温
度を低くすること及び／または液体冷媒を中間ライン１
３及び二段目のコンプレッサ１４に送ることによって行
うことができる。温度センサ４０によって検出された温
度からエバポレータ２８で得られる冷凍効果を判断して
もよい。ＥＸＶ３８は、吐出し温度を制御する機械的Ｔ
ＸＶに変えることも可能である。
【００１３】図２を参照すると、主な要素について図１
に示す対応の要素よりも１００大きい符号が付してあ
る。冷凍回路１１０は、一段コンプレッサ１１２とディ
スチャージライン１１６と、コンデンサ１１８と、リキ
ッドライン１２０とを直列に備えている。リキッドライ
ン１２０はエコノマイザ１２２を挟んでＴＸＶ１２４に
つながっており、さらに分配管１２６を介してエバポレ
ータ１２８に接続されてサクションライン１３０からコ
ンプレッサ１１２に戻る。サブクーラー回路１６０は、
一段コンプレッサ１６２と、ディスチャージライン１６
６と、コンデンサ１６８と、リキッドライン１７０と、
ＥＸＶ１３４と、回路１６０のエバポレータとなるサブ
クーラー１２２とを直列に備えており、サブクーラ１２
２からサクションライン１８０を介してコンプレッサ１
６２に戻る。マイクロプロセッサすなわちコントローラ
１５０は、サクションライン１３０にある圧力トランス
デューサ１４４と、ライン１７０にあるＥＸＶ１３４
と、食品ケースやエバポレータ１２８、エバポレータの
近くなどに備えられた温度センサ１４６とに接続されて
いる。冷凍回路１０の場合と同様に、複数のコンプレッ
サ１１２を並列に設けて共通のコンデンサ１１８及びエ
コノマイザ１２２に接続することも可能である。それぞ
れに対応するＴＸＶ１２４を備えた複数のエバポレータ
１２８は、コンプレッサ１１２のラックの吸入側と接続
されたマニフォルドに流体を送る。コンプレッサ１１２
のラックを用いる場合、コントローラ１５０によってコ
ンプレッサ１１２を制御することができる。さらに、サ
ブクール回路１６０に複数のコンプレッサを備えてもよ
い。
【００１４】図２に示す回路１１０及び１６０の動作に
ついて説明する。サブクーラー回路１６０がＥＸＶ１３
４を介してコントローラ１５０によって制御される。Ｅ
ＸＶ１３４はエコノマイザ１２２内で行われる２つの回
路間の熱交換を制御し、これによって１つまたは複数の
ＴＸＶ１２４に送られる液冷媒の温度や、１つまたは複
数のエバポレータ１２８に送られる液冷媒の温度を制御
する。コントローラ１５０は、圧力センサ１４４によっ
て検出された吸入圧力に応答してＥＸＶ１３４を制御す
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、冷凍空間
温度を極めて厳密に制御するとともに、可変容量制御を
行うための方法及び装置を得ることができるという効果
を奏する。
【００１６】また、本発明は、冷凍空間温度及び吸入圧
力に基づいてエバポレータに供給される液冷媒の温度を
制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる二段コンプレッサシステム
を示す概略図である。
【図２】サブクーラーを別に備えた一段コンプレッサシ
ステムを示す概略図である。
【符号の説明】
１０…冷凍回路 １２…一段目のコンプレッサ １４…二段目のコンプレッサ １８…コンデンサ ２２…エコノマイザ ２４…熱膨脹弁（ＴＸＶ） ２８…エバポレータ ３４，３８…電子式膨脹弁（ＥＸＶ） ４０，４２…温度センサ ４４…圧力センサ ４６…温度センサ ５０…マイクロプロセッサ（コントローラ）

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンプレッサ手段（１２，１４，１１
    ２）と、ディスチャージライン手段（１６，１１６）
    と、コンデンサ手段（１８，１１８）と、エコノマイザ
    手段（２２，１２２）を通っているリキッドライン手段
    （２０，１２０）と、膨脹手段（２４，１２４）と、エ
    バポレータ手段（２８，１２８）と、圧力検出手段（４
    ４，１４４）を含むサクションライン手段（３０，１３
    ０）とを直列に備えた連続動作流体路からなるエコノマ
    イザ制御が行われる冷凍回路において、前記エコノマイ
    ザ手段を通る前記リキッドラインと熱交換を行う冷媒を
    前記エコノマイザ手段に供給するための手段（２０，２
    ０ａ，３４；１６０）と、 前記圧力検出手段に応答して前記エコノマイザ手段に冷
    媒を供給するための前記手段を制御する手段（５０，１
    ５０）とを備えることにより、前記リキッドライン手段
    の冷媒温度を制御することを特徴とする冷凍回路。
  2. 【請求項２】 前記エコノマイザ手段に冷媒を供給する
    ための手段がサブクーラー冷凍回路であり、前記エコノ
    マイザ手段が前記サブクーラ冷凍回路内のエバポレータ
    手段となる請求項１記載の冷凍回路。
  3. 【請求項３】 前記コンプレッサ手段が、中間ライン
    （１３）によって互いに接続された一段目のコンプレッ
    サ手段（１２）及び二段目のコンプレッサ手段（１４）
    を備え、前記エコノマイザに供給されて前記リキッドラ
    インと熱交換を行う前記冷媒が、続いて前記中間ライン
    に供給されることを特徴とする請求項１記載の冷凍回
    路。
  4. 【請求項４】 前記中間ラインに続いて供給される前記
    冷媒温度を調節するための手段（３８）を含むことを特
    徴とする請求項３記載の冷凍回路。
  5. 【請求項５】 コンプレッサ手段と、ディスチャージラ
    イン手段と、コンデンサ手段と、エコノマイザ手段を通
    過しているリキッドライン手段と、膨脹手段と、エバポ
    レータ手段と、サクションライン手段とを直列に備えた
    連続動作流体路からなる冷凍回路でエコノマイザ制御を
    行うための方法であって、前記エコノマイザ手段を通る
    前記リキッドラインと熱交換を行う冷媒を前記エコノマ
    イザ手段に供給するステップと、 前記サクションラインで検出された圧力に応答して前記
    エコノマイザ手段に供給する冷媒を制御するステップ
    と、を含むことを特徴とするエコノマイザ制御方法。
  6. 【請求項６】 前記冷媒の供給を制御するステップが、
    サブクーラー冷凍回路を制御することを含む請求項５記
    載のエコノマイザ制御方法。
  7. 【請求項７】 前記エコノマイザ手段に冷媒を供給する
    ステップが、続いて前記コンプレッサ手段の中間に冷媒
    を供給することを含む請求項５記載のエコノマイザ制御
    方法。
  8. 【請求項８】 前記コンプレッサ手段の中間に供給され
    る冷媒の温度を制御するステップを含む請求項７記載の
    エコノマイザ制御方法。
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