JPH05322322A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍装置において、凝縮器と膨脹弁の間に長
配管の立上がりヘッドがあると液冷媒に圧力減少が生じ
るので、これが或る程度を越えると冷凍サイクルを形成
できないので運転不能となる。本発明は、このような設
置範囲の限界を克服するように構成した冷凍装置を提供
することを目的としている。 【構成】 圧縮機１を出た冷媒は凝縮器２で凝縮し高圧
の液冷媒となり冷媒ポンプ３電動膨脹弁５、蒸発器６の
順に流れ圧縮機１へ戻る。蒸発器６の出口では冷媒過熱
センサ７が冷媒の過熱度を検出しコントローラ８に検出
値を送る。コントローラ８によって冷媒の過熱度に応じ
た電動膨脹弁５の弁開度調整と冷媒ポンプ３の流量制御
用回転数制御装置４の出力量調整を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動膨脹弁と、この電
動膨脹弁に冷媒を昇圧して送る冷媒ポンプを備えた冷凍
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍装置における冷媒回路を図３
に示している。図において、１１は圧縮機、１２は凝縮
器、１３は温度式膨脹弁、１４は蒸発器で冷媒は実線矢
印の方向に流れる。

【０００３】すなわち、圧縮機１１を出た高温高圧冷媒
は、凝縮器１２で放熱、凝縮して高圧の液冷媒となり、
温度式膨脹弁１３で圧力低下し、蒸発器１４に入り吸熱
・蒸発する。その後、圧縮機１１へ戻り、これを繰り返
すことによって冷凍サイクルが形成される。

【０００４】温度式膨脹弁１３は、蒸発器１４の出口に
おける冷媒の過熱度を冷媒過熱度センサ１５で検知しな
がら弁開度を自動的に調整される。

【０００５】図３に示すように、凝縮器１２と温度式膨
脹弁１３との間に、長い配管の立上がりヘッドをもって
設置されると、配管を流れる高圧液冷媒は、この配管長
さに相当した摩擦損失と、立上がりヘッドに相当した位
置損失の分だけ圧力が減少する。

【０００６】温度式膨脹弁１３の入口側圧力が低下する
と、温度式膨脹弁１３を通過する冷媒流量も低下するの
で蒸発器１４の出口での冷媒の過熱度が大きくなり、温
度式膨脹弁１３は弁開度を開く方向に作用する。

【０００７】しかしながら、膨脹弁１３の開度調整には
限界があるので、冷凍サイクルを形成できる接続配管長
と配管ヘッドの組み合わせを調整しながら設置してい
る。

【０００８】このような冷凍サイクルを形成できる接続
配管長さは配管ヘッドの組み合わせは、一例として図４
に示す範囲内となり、設置範囲が限定されるという問題
点がある。

【０００９】更に、接続配管が長い場合には、配管施工
時の配管のつぶれ、溶接不良等による思わぬ圧力低下が
生ずる場合もあり、冷凍サイクルにおける冷媒搬送不足
の原因となっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の冷凍
装置にみられた前記したような熱交換器の設置範囲の制
限や冷凍サイクルにおける冷媒搬送不足の問題を解消
し、接続配管長と配管ヘッドの組み合わせから決まる熱
交換器等の設置範囲を拡大した冷凍装置を提供すること
を課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
解消するため、配管長さと配管ヘッドによる圧力低下を
冷媒ポンプで昇圧して回避すると共に、この冷媒ポンプ
を蒸発器出口の冷媒過熱度の検出値に応じて運転制御す
るコントロール手段を設けたものである。

【００１２】

【作用】本発明においては上記手段を具えているため、
接続配管長及び配管ヘッドの組み合わせを熱交換器の出
口の過熱度の大きさと電動膨脹弁の弁開度量から自動的
に判断し冷媒搬送不足を生じないようにしつヽも経済的
冷凍装置になるようコントロール手段によって冷媒ポン
プの運転率を決める。

【００１３】蒸発器の出口の冷媒の過熱度を冷媒過熱度
センサにより検出し、コントロール手段によって、電動
膨脹弁の弁開度を調整するのであるが、これによれば次
のように経済的運転ができる。

【００１４】まず電動膨脹弁の弁開度が未だ小さいとき
は冷媒ポンプによる冷媒の昇圧は必要ないと判断し電動
膨脹弁による制御域とする。

【００１５】このように制御しつヽ熱交換器の出口の過
熱度を冷媒過熱度センサにより検出し、電動膨脹弁の弁
開度を調整する。該、電動膨脹弁の弁開度がまだ小さい
時は、冷媒ポンプによる昇圧は必要無いと判断する（電
動弁制御域）。

【００１６】また、熱交換器の出口の過熱度を上述した
方法により制御し、電動膨脹弁の弁開度が全開近く（例
えば、８０％開度以上）となった時は、冷媒ポンプによ
る冷媒の昇圧と電動膨脹弁による制御を併用する（電動
膨脹弁と冷媒ポンプによる制御域）。

【００１７】電動膨脹弁の弁開度が全開となり、蒸発器
の出口における冷媒の過熱度が大きくなり過ぎるときは
冷媒ポンプの昇圧による流量制御に切換える（冷媒ポン
プ制御域）。以上のようにコントロール手段によって冷
媒ポンプを運転することにより、冷凍装置の冷媒流量を
設定した過熱度に連続的かつ省エネを図りながら制御で
きる。以下、本発明を図示した実施例に基づいて具体的
に説明する。

【００１８】

【実施例】本発明による冷凍装置の１実施例における冷
媒回路を図１に示す。図中、１は圧縮機、２は凝縮器、
３は冷媒ポンプ、４は冷媒ポンプの回転数制御装置、５
は電動膨脹弁、６は蒸発器、７は冷媒過熱度センサ、８
はコントローラ、実線矢印は冷媒流れ方向を示す。

【００１９】このように構成された冷媒回路において圧
縮機１を出た高温高圧冷媒は凝縮器２で放熱・凝縮し、
高圧の液冷媒となり、冷媒ポンプ３→電動膨脹弁５→蒸
発器６と流れ蒸発器６で吸熱・蒸発し圧縮機１へ戻る。

【００２０】冷媒過熱度センサ７による蒸発器６の出口
の過熱度を検出しコントローラ８に送る。コントローラ
８で過熱度に応じた電動膨脹弁５の弁開度量調整および
冷媒ポンプ３の流量制御用回転数制御装置４の出力量調
整を行なう。

【００２１】コントローラ８による制御のやり方を図２
に示している。接続配管長、配管ヘッドおよび施工上の
問題による圧力損失に伴う冷媒流量の低下から起きる蒸
発器６の出口過熱度の増加割合と電動膨脹弁５の弁開度
の割合から冷媒ポンプ３の運転特性を決める。

【００２２】すなわち、過熱度を適度に制御している時
の電動膨脹弁５の弁開度が例えば、８０％以下の時は、
冷媒ポンプ３を使用しないで冷媒サイクルを形成する。
これにより、冷媒ポンプ３の無駄な動力を使わなくても
良い。

【００２３】また、電動膨脹弁５の開度が例えば、８０
％以上で過熱度が設定値以上に大きくなるときは冷媒ポ
ンプ３を運転し、凝縮器２を出た冷媒の昇圧を開始す
る。

【００２４】このとき、電動膨脹弁５の開度による過熱
度の制御を優先させ、冷媒ポンプの運転率が極力小さく
なるように回転数制御装置４を制御して、省動力化を図
る。

【００２５】さらに、電動膨脹弁５の開度が１００％に
なっても過熱度が設定通りに制御できないときは、電動
膨脹弁開度を１００％全開に固定し、冷媒ポンプ３の運
転による流量制御で過熱度の制御を行う。

【００２６】以上、本発明の冷凍装置の１実施例におけ
るコントローラによる電動膨脹弁と冷媒ポンプの運転制
御のやり方の１例について説明したが、これは単なる１
例にすぎず、本発明の装置は、これに限定されずに種々
の変更を加えた運転を行ってよいことはいうまでもな
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明においては電動膨脹弁と冷媒ポン
プを用い、コントロール手段によって蒸発器出口の冷媒
過熱度に応じてこれらを制御するので、冷媒ポンプの運
転特性を冷媒過熱度センサで検出した過熱度と電動膨脹
弁の弁開度割合から決めることにより、接続配管長とヘ
ッドの組合せから決まる設置範囲を拡大しながら必要最
小限の動力で冷凍サイクルを形成することが可能とな
る。

【００２８】また、本発明による冷凍装置では、冷媒ポ
ンプの採用により配管施工工事に起因する圧力低下から
発生する冷媒搬送不良についても必要最小限の動力で改
善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る冷凍装置の冷媒系統
図。

【図２】本発明の１実施例に係る冷凍装置の制御特性
図。

【図３】従来の冷凍装置を示す冷媒系統図。

【図４】従来の冷凍装置の配管長および配管ヘッドに対
する運転特性図。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 冷媒ポンプ ４ 回転数制御装置 ５ 電動膨張弁 ６ 蒸発器 ７ 冷媒過熱度センサ ８ コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器出口の冷媒過熱度を検出して開度
   調整される電動膨脹弁を備えた冷凍装置において、凝縮
   器の出口側に冷媒を昇圧して、前記電動膨脹弁に供給す
   る冷媒ポンプを設けると共に同冷媒ポンプを前記冷媒過
   熱度の検出値に応じて運転制御するコントロール手段を
   備えてなることを特徴とする冷凍装置。