JPH06229632A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH06229632A
JPH06229632A JP5033978A JP3397893A JPH06229632A JP H06229632 A JPH06229632 A JP H06229632A JP 5033978 A JP5033978 A JP 5033978A JP 3397893 A JP3397893 A JP 3397893A JP H06229632 A JPH06229632 A JP H06229632A
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芳夫 井田
Takeo Asai
建夫 浅井
Kazuhiko Mihara
一彦 三原
Ko Sunaga
曠 須永
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リキッドインジェクション方式で冷却する圧
縮機を複数台備えた冷凍装置において、インジェクショ
ン時のハンチングの悪影響を最小限に抑える。 【構成】 液冷媒の一部を圧縮機3A・3Bに供給する
インジェクション管13A・13Bを、均圧管7で繋い
だ容量の大きい受液器8A・8Bから直接配管した冷凍
装置であるので、一方のインジェクション制御弁15A
でハンチングが起きても、受液器内で圧力変動が緩和さ
れ、他方のインジェクション制御弁15Bによる流量制
御には殆ど影響が及ぶことがなく、圧縮機3Bには常に
適正な量のリッキドインジェクションが行われる。ま
た、インジェクション管13A・13Bの冷媒取出口
が、負荷側冷媒配管9A・9Bの冷媒取出口より下方に
位置するので、フラッシュガスが発生してもリキッドイ
ンジェクションは最後まで確保され、インジェクション
管にフラッシュガスが発生する時には、それ以前に負荷
が冷却不足になっており、冷媒不足のまま冷凍装置が運
転される懸念がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リキッドインジェクシ
ョン方式で冷却する圧縮機を複数台備えた冷凍装置の信
頼性向上技術に関する。
【0002】
【従来の技術】リキッドインジェクション方式と呼ばれ
る圧縮機の冷却方法は、凝縮器で凝縮した液冷媒を圧縮
機のシリンダ部に供給し、液冷媒の蒸発潜熱によって圧
縮機を冷却するものであり、このようにして冷却される
圧縮機複数台を備えた冷凍装置としては、例えば図3に
示す構成の冷凍装置が従来周知である。
【0003】図3において、インジェクション用の液冷
媒は、受液器8A・8Bと閉鎖弁10とを接続する負荷
側冷媒配管より、一本のインジェクション用冷媒取出管
13で取り出されたのち、各圧縮機3A・3Bに向けて
配管したインジェクション管13a・13bに分流され
る。分流された後、それぞれに電磁弁14A・14B、
インジェクション制御弁15A・15Bを介して、圧縮
機3A・3Bの中間圧力室に供給され、ここで蒸発潜熱
により圧縮部分を冷却して、各圧縮機の過熱が防止され
る。インジェクション制御弁15A・15Bは、各圧縮
機3A・3Bの吐出側冷媒管に取り付けた感温筒16A
・16Bが検出する吐出ガス冷媒の温度が適正範囲に納
まるように冷媒流量を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】冷凍装置の運転条件
は、夏冬での凝縮温度の変化や使用蒸発温度帯が幅広い
ため、インジェクション冷媒の必要量も大きく変化す
る。インジェクション制御弁はこの幅広い運転条件を全
て制御範囲とするように設計されているが、まれに制御
が出来ない条件が発生してハンチングを起こすことがあ
る。また、急激な負荷変動等により制御が追いつかずハ
ンチングを起こすこともある。一般に、前者の場合には
少しでも条件が変化すると、後者の場合には少し時間が
経過するとハンチングは解消する。
【0005】しかし、複数台の圧縮機を備えたマルチ冷
凍装置の場合、上記の原因により一方のインジェクショ
ン制御弁に一度ハンチングが発生すると、お互いに影響
し合いハンチングが容易に収束しないことがある。これ
は、インジェクション用冷媒を受液器と閉鎖弁とを接続
する冷媒管より一本の配管で取り出し、その後各圧縮機
に向けて分流させているので、片側のインジェクション
制御弁のハンチングで共通配管の冷媒流量も大きく変化
し、同時に配管の圧力損失が変化するので、他方の制御
弁の一次圧力がハンチングに合わせて周期的に変化する
ことによる。
【0006】そして、一旦ハンチングが発生すると、イ
ンジェクション制御弁は全開←→全閉を繰り返すので、
一時的に液冷媒がインジェクションされない状態が起こ
り、圧縮機内部の圧縮部温度が急上昇する。冷凍装置の
圧縮比が大きい運転条件でハンチングが発生すると、定
常時の温度自体が高いため、保護装置が簡単に作動した
り、あるいは急激にインジェクションがなくなって保護
装置の追従が遅れ、異常高温による圧縮部のカジリ・ロ
ック等を生じることがある。
【0007】また、リーク等によりフラッシュガスが発
生すると、減圧器を通過する冷媒流量が減少して負荷の
冷却不足になるが、従来のインジェクション用液冷媒の
取出方法では、これと同時にインジェクション管にフラ
ッシュガスが発生するため、インジェクション管の抵抗
が増し十分な流量が得られずインジェクション不足にな
り、冷却不足に気が付く前に上記ハンチング発生時と同
様の問題が生じる。
【0008】
【問題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
問題に鑑みてなされたもので、複数の圧縮機が、凝縮器
・受液器・減圧器・蒸発器などを順次接続する冷媒管に
接続されると共に、受液器から各圧縮機へ凝縮液冷媒を
供給するインジェクション管が、流量制御手段を備えて
配管された冷凍装置において、前記インジェクション管
は何れも受液器から直接配管され、且つ、インジェクシ
ョン用冷媒取出口が、蒸発器に冷媒を供給する負荷側冷
媒配管の受液器内冷媒取出口よりも下方に設けられたこ
とを特徴とする冷凍装置を提供するものである。
【0009】
【作用】全てのインジェクション管が、容量の大きい受
液器から直接配管されているので、任意のインジェクシ
ョン管(制御弁)にハンチングが生じても、受液器の内
部圧力は殆ど変動しない。このため、他のインジェクシ
ョン管(制御弁)には影響が及ぶことがなく、これらの
インジェクション管が繋がれた圧縮機には正常な状態で
液冷媒がインジェクションされる。
【0010】また、インジェクション管の冷媒取出口
が、蒸発器に冷媒を供給する負荷側冷媒配管の受液器内
冷媒取出口よりも下方に設けられているので、フラッシ
ュガスが発生することがあってもインジェクションは最
後まで確保されるし、インジェクション管にフラッシュ
ガスが発生する時には、それ以前に負荷側が冷却不足に
なる。
【0011】
【実施例】図1に基づいて第1の実施例を詳細に説明す
る。この冷凍装置は、図3の従来例と同様に2台の圧縮
機3A・3Bを備え、冷媒の吸入系統・吐出系統をそれ
ぞれ一つに共通化し、2台の受液器8A・8Bを並列使
用としたものである。
【0012】気液分離器1を経由した後で冷媒は分流さ
れ、吸入閉鎖弁2A・2Bを経て各圧縮機3A・3Bに
吸入され、ここで圧縮されて高温高圧のガスになり閉鎖
弁4A・4Bより吐出される。閉鎖弁4A・4Bを通っ
て吐出した高温高圧のガス冷媒は、合流して共通の油分
離器5に流入し、ここで冷凍機油の殆どが除去され、空
冷式の凝縮器6に流入して凝縮する。
【0013】凝縮器6で凝縮した液冷媒は、均圧管7に
より連通している受液器8A・8Bに、途中から分岐し
て設けた冷媒管を介して流入する。受液器8A・8Bの
受液部8a・8bに溜った液冷媒は、それぞれに開口端
が延設された負荷側冷媒配管9A・9Bを介して取り出
されたのち再び合流し、閉鎖弁10・フィルタドライヤ
11・サイトグラス12を通り、膨張弁(図示せず)で
減圧され、蒸発器(図示せず)で気化して冷却動作を行
い、前記の気液分離器1に還流する。
【0014】インジェクション用の液冷媒は、受液部8
aからは前記負荷側冷媒配管9Aの開口端より下方に開
口端を有するインジェクション管13Aを介して取り出
され、受液部8bからは前記負荷側冷媒配管9Bの開口
端より下方に開口端を有するインジェクション管13B
を介して取り出されるようになっていて、これらインジ
ェクション管はそれぞれに電磁弁14A・14B、イン
ジェクション制御弁15A・15Bを図のように途中に
有し、圧縮機3A・3Bの中間圧力室に液冷媒を適宜供
給できるように接続されている。
【0015】なお、電磁弁14A・14Bは、それぞれ
圧縮機3A・3Bの運転と連動して開閉が制御され、イ
ンジェクション制御弁15A・15Bは、図3に示した
従来例と同様、圧縮機3A・3Bが圧縮して吐出した高
温高圧のガス冷媒の温度を検知する手段、例えば冷媒配
管に取り付けた温感筒16A・16Bなどが検出する冷
媒過熱度が大きくなると開度が大きくなるように比例制
御される。このため、過熱状態になった圧縮機には、受
液器から液冷媒が過熱度に比例して適宜供給されるの
で、液冷媒の蒸発潜熱により各圧縮機の過熱が効果的に
防止される。
【0016】すなわち、受液器8A・8Bとインジェク
ション管13A・13Bとを上記のように配管接続した
ことにより、一方のインジェクション制御弁、例えば1
5Aでハンチングが起きても、連通して設けた受液器8
A・8Bの容量が大きいため受液器内での圧力変動が緩
和され、他方のインジェクション管13Bから取り出さ
れる液冷媒の元圧力には殆ど変動がない。したがって、
インジェクション制御弁15Bによる冷媒流量制御には
殆ど影響が及ぶことがなく、圧縮機3Bには常に適正な
量のリキッドインジェクションが行われる。
【0017】また、インジェクション管13A・13B
の受液器内開口端が、負荷側冷媒配管9A・9Bの開口
端よりも下方に位置するように設けられているので、リ
ーク等による冷媒不足によりフラッシュガスが発生して
も、液冷媒のインジェクションは最後まで確保され、イ
ンジェクション管13A・13Bにフラッシュガスが発
生する時には、それ以前に負荷が冷却不足になってお
り、冷媒不足のまま冷凍装置が運転される懸念がない。
【0018】なお、図中、17A・17Bは、圧縮機3
A・3Bの冷凍機油レベルを検出するためのフロートス
イッチ、18A・18Bはこれらフロートスイッチの信
号を受けたコントローラ(図示せず)により開閉される
電磁弁であり、対応する圧縮機3A・3Bの冷凍機油レ
ベル低下時に開し、油分離機5の貯油部に冷媒から分離
されて溜っている冷凍機油を圧縮機に適宜供給して、圧
縮機3A・3Bの冷凍機油レベルが所定の範囲内に制御
されるようになっている。
【0019】一方、19A・19Bは高低圧圧力スイッ
チ、20は低圧ゲージ、21は高圧ゲージである。
【0020】図2は、本発明の他の実施例である。この
冷凍装置においては、受液器が1台だけ設置され、この
受液器8の受液部8cに、負荷側冷媒配管9の開口端よ
り低い位置に開口端を有する2本のインジェクション管
13A・13Bが接続され、圧縮機3A・3Bそれぞれ
の中間圧力室に、電磁弁14A・14B、インジェクシ
ョン制御弁15A・15Bを介して、液冷媒が適宜イン
ジェクションできる構成に設けてある。
【0021】なお、この冷凍装置は2台の気液分離器1
A・1Bを有し、圧縮機3A・3Bそれぞれに専用の気
液分離器から冷媒が供給できるように設けられている。
また、22A・22Bは、冷凍負荷側からの戻り冷媒を
制御するボール弁である。
【0022】上記のようにインジェクション管13A・
13Bを接続することによっても、一方のインジェクシ
ョン制御弁で起こったハンチングが他方のインジェクシ
ョン制御弁の流量制御に影響を及ぼすことがないので、
圧縮機3A・3Bの冷却を安定した状態で行うことが可
能であり、過熱が効果的に防止される。
【0023】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した趣旨を逸脱しな
い範囲で適宜変形実施することができる。例えば、圧縮
機を3台以上備えた冷凍装置であっても良いし、また、
明らかに受液器の一部と見なされるほどの断面積(イン
ジェクション管の断面積の7倍程度以上)を持つ配管よ
りインジェクション管を分流させるように構成すること
なども可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、複数の圧
縮機が、凝縮器・受液器・減圧器・蒸発器などを順次接
続する冷媒管に接続されると共に、受液器から各圧縮機
へ凝縮液冷媒を供給するインジェクション管が、流量制
御手段を備えて配管された冷凍装置において、前記イン
ジェクション管は何れも受液器から直接配管され、且
つ、インジェクション用冷媒取出口が、蒸発器に冷媒を
供給する負荷側冷媒配管の受液器内冷媒取出口よりも下
方に設けられた冷凍装置であるので、
【0025】任意のインジェクション管(制御弁)でハ
ンチングが起きても、このハンチングによる圧力変動は
容量の大きい受液器によって緩和され、他のインジェク
ション管(制御弁)は殆ど影響を受けることなく正常な
状態でのリキッドインジェクションがなされる。
【0026】このようにインジェクション管(制御弁)
同士が、ハンチングの影響を受けないように設けられて
いるので、ハンチングを起こしたインジェクション管
(制御弁)自体のハンチングも、他のインジェクション
管(制御弁)がハンチングを起こして共振すると云った
ことがないので短時間の内に収束する。
【0027】したがって、本発明の冷凍装置において
は、圧縮比が大きい条件で行っていた運転中にハンチン
グが発生することがあっても、保護装置が簡単に作動し
たり、あるいは逆にインジェクションの急な停止に保護
装置の追従が遅れて圧縮部にカジリ・ロック等を生じる
と云ったこともなくなった。また、ハンチングが生じた
インジェクション制御弁は、他のインジェクション制御
弁に影響されることなく短時間でハンチングが収束する
ので、インジェクション制御弁の耐久年数が大幅に延
び、冷凍装置としての信頼性が顕著に向上する。
【0028】また、フラッシュガスが発生しても、イン
ジェクション管の冷媒取出口が、負荷側冷媒配管の受液
器内冷媒取出口より下方に位置しているので、リキッド
インジェクションは最後まで確保される。そして、イン
ジェクション管にフラッシュガスが発生する時には、そ
れ以前に負荷の冷却不足が起こり、フラッシュガス発生
のためにインジェクション不足になることがなく、異常
高温による圧縮部のカジリ・ロック等がなくなり、装置
の信頼性が顕著に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の説明図である。
【図2】実施例2の説明図である。
【図3】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1・1A・1B 気液分離器 2A・2B 吸入閉鎖弁 3A・3B 圧縮機 4A・4B 閉鎖弁 5 油分離器 6 凝縮器 7 均圧管 8・8A・8B 受液器 8a・8b・8c 受液部 9・9A・9B 負荷側冷媒配管 10 閉鎖弁 11 フィルタドライヤ 12 サイトグラス 13 インジェクション用冷媒取出管 13a・13A・13b・13B インジェクション管 14A・14B 電磁弁 15A・15B インジェクション制御弁 16A・16B 温感筒 17A・17B フロートスイッチ 18A・18B 電磁弁 19A・19B 高低圧圧力スイッチ 20 低圧ゲージ 21 高圧ゲージ 22A・22B ボール弁
フロントページの続き (72)発明者 須永 曠 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の圧縮機が、凝縮器・受液器・減圧
    器・蒸発器などを順次接続する冷媒管に接続されると共
    に、受液器から各圧縮機へ凝縮液冷媒を供給するインジ
    ェクション管が、流量制御手段を備えて配管された冷凍
    装置において、前記インジェクション管は何れも受液器
    から直接配管され、且つ、インジェクション用冷媒取出
    口が、蒸発器に冷媒を供給する負荷側冷媒配管の受液器
    内冷媒取出口よりも下方に設けられたことを特徴とする
    冷凍装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6948336B2 (en) 1994-09-20 2005-09-27 Hitachi, Ltd. Refrigerating apparatus
US7823413B2 (en) * 2003-10-08 2010-11-02 Emerson Climate Technologies, Inc. Distributed condensing units

Cited By (3)

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