JPH10197078A

JPH10197078A - 冷凍回路

Info

Publication number: JPH10197078A
Application number: JP34965596A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Shimoda; 利正下田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】エコノマイザを備えて冷却器の冷却能力を高
めるようにした冷凍回路において、冷凍装置の稼働時に
おける冷凍容量の変化に迅速に対処でき、エコノマイザ
用の膨張弁の制御を安定させ，冷却器の冷却能力の高い
状態で安定させた冷凍回路を提供する。【解決手段】中間吸収ポートとスライド弁とを有する
圧縮機、凝縮器、エコノマイザ（中間冷却器）、膨張弁
および蒸発器を順次接続し、前記凝縮器とエコノマイザ
との間から、調節弁、前記エコノマイザの冷却部の冷媒
入口および冷却部の冷媒出口を通して前記圧縮機の中間
吸収ポートに冷媒を導く冷凍回路において、前記エコノ
マイザの冷却部の冷媒出口側に温度検出器と圧力検出器
を設けると共に、前記圧縮機に圧縮機のスライド弁位置
を検出するスライド弁検出器を配設し、前記温度検出
器、圧力検出器およびスライド弁検出器からの信号を受
けて前記調節弁を制御する制御手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転容積型圧縮機
（スクリュー式、スクロール式）を備えた冷凍回路に用
いられ、エコノマイザを備えて冷却器の冷却能力を高め
るようにした冷凍回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】回転容積型圧縮機を備えた冷凍回路は冷
凍や空調用に用いられている。従来、この種の冷凍回路
として図７に示すようなものがある。この冷凍回路は、
エコノマイザポート１ｃを有する圧縮機１、凝縮器２、
受液器３、エコノマイザ４（中間冷却器）、膨張弁５お
よび蒸発器６を順次接続してメイン冷凍回路を形成して
いる。そして、メイン冷凍回路の受液器３とエコノマイ
ザ４との間と、エコノマイザ４の冷却部（熱交換管）４
ａの冷媒入口とを、外部均圧方式の感温膨張弁１６を有
する分岐ライン１４で接続し、エコノマイザ４の冷却部
４ａの冷媒出口と圧縮機１のエコノマイザポート１ｃと
を中間冷媒ガスライン１５で接続している。前記感温膨
張弁１６は、エコノマイザ４の冷却部４ａの冷媒出口
に、前記エコノマイザ４の冷却部４ａの冷媒出口からで
た冷媒の温度を検出する温度検出器１７と、冷媒の圧力
を前記感温膨張弁１６のダイヤフラムに導く均圧配管１
８が配設されている。なお、受液器３は、凝縮器２での
凝縮工程後の冷媒を気体と液体に分離し、液冷媒のみエ
コノマイザ４へ送りこむ役割をはたすものである。

【０００３】外部均圧方式の感温膨張弁は、外部圧力
（均圧配管で接続された箇所）に応じた温度変化に合わ
せて膨張弁の開度を機械式又は電気式に調整するもので
ある。この外部圧力は感温膨張弁のダイアフラムに導か
れ、外部圧力の変化に応じて膨張弁の開度が調整され
る。設定過熱度を冷媒の飽和温度と実際の冷媒温度差と
してバネ調整するものである。

【０００４】前記圧縮機１の吐出ポート１ａから吐出さ
れた高温高圧ガス冷媒は、凝縮器２で凝縮され、受液器
３で分離されて低温高圧液冷媒となりエコノマイザ４に
供給される。また、受液器３からの液冷媒の一部は、分
岐ライン１４より、感温膨張弁１６によって減圧されて
エコノマイザ４の冷却部４ａに供給される。そして冷却
部４ａに供給された液冷媒は、エコノマイザ４の冷却側
冷媒となって冷却部４ａを通過する際に、エコノマイザ
４内の受液器で分離された前記低温高圧液冷媒をさらに
冷却して、過冷却する。

【０００５】エコノマイザ４で過冷却された前記液冷媒
は膨張弁５によって減圧され、蒸発器６で被冷却材、例
えばブラインと熱交換を行い、高温低圧ガス冷媒となっ
て圧縮機１の吸入ポート１ｂにもどる。このように、冷
媒がエコノマイザで過冷却された分だけ蒸発器における
冷媒の熱交換能力が増加する。一方、エコノマイザ４の
冷却部４ａ内で熱交換を行った冷却側冷媒ガスは、中間
冷媒ガスライン１５を通り圧縮機１のエコノマイザポー
ト１ｃに供給され、圧縮機１内に送り込まれる。なお、
冷却側冷媒ガスを圧縮機内に送り込むために、冷却側冷
媒ガスの圧力は圧縮機内のエコノマイザポート位置での
圧力より高く設定されている。

【０００６】外部均圧方式の感温膨張弁について、さら
にくわしく説明する。外部均圧方式の感温膨張弁１６は
冷凍装置の稼働時における冷凍容量の変化に迅速に対処
するように設けられたものである。この感温膨張弁１６
は、中間ガス冷媒ライン１５内の冷却側冷媒を圧縮機１
が液圧縮を起こさない範囲で、エコノマイザにおける熱
交換効率を高めるものである。この時、エコノマイザ４
の冷却部４ａの冷媒出口からでた冷媒の温度と圧力に基
づいて、前記感温膨張弁１６の開度を制御することによ
り、エコノマイザ４の冷却部４ａの冷媒出口からでた冷
媒の過熱度が一定になるように制御される。これは、冷
凍容量の変化によって変動する液冷媒の温度を、一定に
なるように制御し冷媒の熱交換能力を高い状態で安定さ
せるものである。

【０００７】冷凍容量が増加すると前記エコノマイザ４
の冷却部４ａの冷媒出口からでた冷媒の過熱度が高くな
り、一方、冷凍容量が減少すると前記冷媒の過熱度が低
くなる。これを、外部均圧方式の前記感温膨張弁１６に
より、前記冷媒の過熱度が一定になるように制御する。
なお、冷媒の過熱度は、冷媒ガスの温度から、その冷媒
ガスの圧力での飽和蒸気圧を示すガス温度を減じた値で
ある。

【０００８】次に、冷凍容量の変化させる方法について
説明する。稼働時における冷凍容量の変化は、圧縮機で
の冷媒ガスの圧縮の容量、すなわち圧縮機のロードを変
更して行う。圧縮機のロード変更は、図８に示すよう
に、圧縮機のケーシング内部に組込まれロータ３１の下
部に設けられたスライド弁３３により行う。図８は、圧
縮機のロード変更の説明図であり、図ａ）は圧縮機をフ
ル稼働での運転状態、図ｂ）は圧縮機をフル稼働からア
ンロードした途中での運転状態、図ｃ）は圧縮機の最低
ロードでの運転状態を示す図であり、そして図ａ）から
図ｃ）の各図の下段は圧縮機のケーシング内部のロータ
とスライド弁との構成を示す図で、上段は、圧力と圧縮
部容積位置との関係を示す図である。

【０００９】さらに、圧縮機のロード変更を図８により
説明する。スライド弁は油圧等によってロータの軸方向
に移動し、圧縮機での冷媒ガスの圧縮の容量を無段階に
調節する。図ａ）の圧縮機のフル稼働からアンロード側
への運転するためには、図ｂ）のようにスライド弁を吐
出側（図では右側）へ移動させる。このときロータ下部
の固定部３２とスライド弁３３との間に隙間３４がで
き、この隙間３４は吸入側に開放されているので、ロー
タの噛合点がスライド弁に達した位置３５より、冷媒ガ
スの圧縮が開始される。さらに、圧縮機をアンロード側
で運転しているのは図ｃ）であり、スライド弁はさらに
吐出側に移動している。図ａ）から図ｃ）と圧縮機をロ
ード側の運転からアンロード側への運転は、図８の上段
の圧力と容積との関係の図に示すように、ロータの有効
長さが短くなって行程体積が減少することにより、容量
調節が行われる。圧縮機はアンロードでの運転では、図
８の上段の斜線部分の仕事量が減少することとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最初の
従来例（図７）では、エコノマイザ４の冷却部４ａの冷
媒出口からの中間冷媒ガスライン１５は圧縮機１のエコ
ノマイザポート１ｃに結合されているので、エコノマイ
ザ４の冷却部４ａの出口圧力は圧縮機１のスライド弁位
置によっては急激に変化する場合がある。すなわち、図
３（圧縮機におけるエコノマイザの冷却部の出口圧力に
およばすスライド弁位置の影響を示す図）に示すよう
に、冷凍容量の変化させるために圧縮機のロードを変更
するとき、スライド弁が圧縮機１のエコノマイザポート
１ｃの位置を横切る時、エコノマイザ４の冷却部４ａの
冷媒出口の圧力値が急激に変化する場合がある。エコノ
マイザポートがスライド弁を介して吸入側につながるこ
とにより、エコノマイザ４の冷却部４ａの出口圧力の急
激な変化する。この結果、エコノマイザ用の膨張弁の制
御が安定しない問題が生じるようになる。

【００１１】エコノマイザ用の膨張弁の制御が安定しな
い問題について説明する。スライド弁がエコノマイザポ
ート位置を横切る時、圧縮機のアンロード時は負荷が減
少して冷媒の過熱度が小さくなっていくにかかわらず、
一時冷媒の過熱度が見掛け上大きくなる。これは、スラ
イド弁がエコノマイザポートの位置となり、エコノマイ
ザ４の冷却部４ａの出口の冷媒圧力が急激に下がるが、
エコノマイザ４の冷却部４ａの出口の冷媒温度の低下が
遅れるためである。この冷媒の過熱度の見掛け上の増加
により、すなわち、冷媒温度の低下より冷媒圧力の低下
の度合いが大きいため、感温膨張弁は負荷が大きくなっ
たと判断して弁開度を大きくし、必要液量以上の冷媒を
エコノマイザ４の冷却部４ａに送り込む。送り込まれた
冷媒が蒸発しきれず、圧縮機１のエコノマイザポート１
ｃより圧縮機内に送り込まれて、圧縮機が液圧縮を起こ
す問題が生じるものである。

【００１２】そこで、本発明は、エコノマイザを備えて
冷却器の冷却能力を高めるようにした冷凍回路におい
て、冷凍装置の稼働時における冷凍容量の変化に迅速に
対処でき、エコノマイザ用の膨張弁の制御を安定させ，
冷却器の冷却能力の高い状態で安定させた冷凍回路を提
供することを目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、エコノ
マイザポートとスライド弁とを有する圧縮機、凝縮器、
エコノマイザ（中間冷却器）、膨張弁および蒸発器を順
次接続し、前記凝縮器とエコノマイザとの間から、調節
弁、前記エコノマイザの冷却部の冷媒入口および冷却部
の冷媒出口を通して前記圧縮機のエコノマイザポートに
冷媒を導く冷凍回路において、前記エコノマイザの冷却
部の冷媒出口側に温度検出器と圧力検出器を設けると共
に、前記圧縮機に圧縮機のスライド弁位置を検出するス
ライド弁検出器を配設し、前記温度検出器、圧力検出器
およびスライド弁検出器からの信号を受けて前記調節弁
を制御する制御手段を備えたことを特徴とするものであ
る。エコノマイザの冷却部の冷媒出口側に温度検出器と
圧力検出器を設けると共に、圧縮機に圧縮機のスライド
弁位置を検出するスライド弁検出器を配設し、前記温度
検出器、圧力検出器およびスライド弁検出器からの信号
を調節弁に送ることによって、エコノマイザ用の膨張弁
である前記調節弁の制御を適切にし、冷媒の過熱度を安
定化でき、冷却器の冷却能力の高い状態で維持させるこ
とができる。

【００１４】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明の構成のうち、前記制御手段が、冷媒の設定過熱
度を記憶する記憶手段と、前記温度検出器と圧力検出器
からの信号により冷媒の過熱度を演算する演算手段と、
前記設定過熱度と演算された過熱度により前記調節弁を
調節する調節手段を有すると共に、圧縮機のエコノマイ
ザポートのエコノマイザポート位置と圧縮機のスライド
弁位置との関係より、予め求めたエコノマイザ出口の冷
却器の冷媒圧力が急激に変化する領域を記憶する記憶手
段を有し、かつ、前記スライド弁検出器からの信号によ
るスライド弁位置が、この急激に変化する領域になる場
合に、前記調節手段を現状のまま保持させる調節手段を
有することを特徴とするものである。エコノマイザ用の
膨張弁である前記調節弁の制御をさらに安定化でき、冷
却器の冷却能力の高い状態で維持することができ、さら
に圧縮機の液圧縮を防止できる。なお、調節手段を現状
のまま保持する時間は、冷凍装置や操業条件により最適
な時間を設定できる。通常１０から２４０秒の範囲とな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図示例と
ともに説明する。図１は、本発明の実施の形態の冷凍回
路を示す図であり、図２は、本発明の実施の形態の圧縮
器の指圧線図を示す図であり、図３は、本発明の実施の
形態の圧縮機におけるエコノマイザの冷却部の出口圧力
におよばすスライド弁位置の影響を示す図であり、図４
は、本発明の実施の形態の冷凍回路の制御作動を示す図
である。

【００１６】図１に示すように、圧縮機１、凝縮器２、
受液器３、エコノマイザ４、膨張弁５および蒸発器６を
順次接続して、メイン冷凍回路を形成する。前記圧縮機
１は、圧縮過程の途中の空間に開口されたエコノマイザ
ポート１ｃと、圧縮機のロード変更に用いられる図示し
ないスライド弁を有するスクリュウ式圧縮機である。そ
して、メイン冷凍回路の受液器３とエコノマイザ４との
間と、エコノマイザ４の冷却部４ａの冷媒入口とを、膨
張弁の一種である調節弁７を有する分岐ライン１４で接
続し、エコノマイザ４の冷却部４ａの冷媒出口と圧縮機
１のエコノマイザポート１ｃとを中間冷媒ガスライン１
５で接続して、サブ冷凍回路を形成する。前記エコノマ
イザ４の冷却部４ａの冷媒出口に、前記エコノマイザ４
の冷却部４ａの冷媒出口からでた冷媒の温度を検出する
温度検出器８と、冷媒の圧力を検出する圧力検出器９を
設ける。さらに、前記圧縮機１に圧縮機のスライド弁位
置を検出するスライド弁検出器１０を設ける。これら温
度検出器８、圧力検出器９およびスライド弁検出器１０
からの信号を送る信号ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃを
設け、これら信号ライン１２ａ、１２ｂ、１２ｃは制御
手段１１に接続されている。この制御手段１１は前記調
節弁７の開度を制御する。なお、前記受液器３は前記凝
縮器２で凝縮された気液混合冷媒の液分離に用いられ、
必要に応じて配設されるものである。受液器を配設しな
くてもよい。前記受液器２を設けない場合はメイン冷凍
回路の前記凝縮器２とエコノマイザ４との間に前記分岐
ライン１４が設けられる。また、圧縮機のスライド弁
は、従来例で説明した図８に示すスライド弁と同じ構造
である。

【００１７】本発明の実施の形態の冷凍回路において、
前記圧縮機１の吐出ポート１ａから吐出された高温高圧
ガス冷媒は、凝縮器２で凝縮され、受液器３で分離され
て低温高圧液冷媒となりエコノマイザ４に供給される。
また、受液器３からの液冷媒の一部は、分岐ライン１４
より、調節弁７によって減圧されてエコノマイザ４の冷
却部４ａに供給される（受液器を配設しない場合は、凝
縮器からの液冷媒の一部がエコノマイザの冷却部に供給
される）。そして、エコノマイザ４の冷却部４ａに供給
された液冷媒は、エコノマイザの冷却側冷媒となってエ
コノマイザ４の冷却部４ａを通過する際に、エコノマイ
ザ内の受液器で分離された前記低温高圧液冷媒を過冷却
する。そして、エコノマイザで過冷却された前記液冷媒
は膨張弁５によって減圧され、蒸発器６で被冷却材、例
えばブラインと熱交換を行い、高温低圧ガス冷媒となっ
て圧縮機１の吸入ポート１ｂにもどる。

【００１８】サブ冷凍回路での作動をさらに説明する。
まず、圧縮機１のスライド弁位置がエコノマイザポート
位置にくると、エコノマイザ４の冷却部４ａの冷媒出口
の冷媒ガス圧力が急激に変化する理由を図２によりさら
に説明する。図２の縦軸において、Ｐｓは圧縮機の吸入
側の圧力を示し、Ｐｄは圧縮機の吐出側の圧力を示す。
また、ＰＥ１からＰＥ３はスライド弁位置がからの
ときのエコノマイザポート位置での圧力を示す。横軸は
圧縮機の圧縮部容積位置を示し、からは圧縮機の圧
縮部容積位置部でのスライド弁位置を示している。稼働
時の冷凍容量の変化は圧縮機のスライド弁を移動させて
圧縮機のロードを変化させる。は冷凍装置の冷凍容量
がフル稼働の場合で、からへスライド弁を移動させ
ることにより、圧縮機をフル稼働からアンロードに変化
させる。なお、スライド弁位置がのとき、前述した図
８の図ａ）のフル運転状態に相当し、スライド弁位置が
からは図ｂ）又は図ｃ）の運転状態に相当する。

【００１９】冷凍装置の冷凍容量がフル稼働の場合、圧
縮機の吸入側から吐出側への圧縮過程での冷媒の圧力変
化は→→→と変化する。→で圧力が上昇す
るのは、先に説明したように圧縮機内の圧力より高く設
定されたエコノマイザ４の冷却部４ａの出口圧力の影響
を受けて上昇するものである。がエコノマイザポート
位置の圧力ＰＥ１となる。

【００２０】圧縮機をフル稼働からアンロードに変化さ
せる場合、スライド弁位置がからに変化させる。ス
ライド弁位置がの時、圧縮機のエコノマイザポート位
置と圧縮機の吸入口が直接接続されることとなり、エコ
ノマイザポート位置での圧力ＰＥ４が圧縮機の吸入側の
圧力Ｐｓとほぼ等しくなり、エコノマイザポート位置で
の圧力上昇が生じなくなる。さらに、圧縮機をアンロー
ドにして最低ロードでの運転となるように、スライド弁
位置をへ移動した場合も，エコノマイザポート位置で
の圧力ＰＥ５が圧縮機の吸入側の圧力Ｐｓのままであ
る。スライド弁位置がからに変化することにより、
圧縮機のエコノマイザポート位置での圧力変化は図３に
示すように変化する。すなわち、冷凍容量の変化させる
ため圧縮機のロードを変更するとき、スライド弁が圧縮
機のエコノマイザポート位置を横切る時、エコノマイザ
４の冷却部４ａの出口圧力値を急激に変化するものであ
る。

【００２１】例えば、圧縮機をアンロードにするとき、
スライド弁がエコノマイザポート位置を横切る場合があ
る。このとき、エコノマイザの冷却部の出口の冷媒圧力
が急激に下がったにかかわらず、エコノマイザの冷却部
の出口の冷媒温度の変化は遅れるため、冷媒のガス温度
を、その冷媒ガス圧力での飽和蒸気圧を示すガス温度よ
りを減じて求めた冷媒の過熱度は、見掛け上、上昇する
ことになる。その後、遅れてエコノマイザの冷却部の出
口温度は圧力減少に見合った値まで低下し安定する。

【００２２】このエコノマイザの出口圧力値が急激に変
化するときの冷媒ガスの圧力と冷媒ガスの温度の変化を
詳細に調査し、以下の知見を得た。スライド弁が圧縮機
のエコノマイザポートのエコノマイザポート位置を横切
る時、冷媒圧力は急激に変化してから一定の値になる。
一方、冷媒温度は冷凍装置によって時間は異なるが、し
ばらくする一定の値で安定する。なおこの時の時間は、
１０から２４０秒程度である。

【００２３】これら知見を基に、図４に示す本発明の実
施の形態の冷凍回路の制御を行った。本発明の実施の形
態の冷凍回路は、サブ冷却回路において、エコノマイザ
４の冷却部４ａの冷媒出口側に温度検出器８と圧力検出
器９を設け、さらに圧縮機１に圧縮機のスライド弁位置
を検出するスライド弁検出器１０が配設する。これら検
出器８、９、１０の信号を制御手段１１が受け調節弁７
の開度を調節することにより、冷凍装置の稼働時におけ
る冷凍容量の変化に迅速に対処し、圧縮機の液圧縮を防
止するものである。

【００２４】図４の冷凍回路の制御作動を説明する。
「制御１」はエコノマイザの冷却部の出口の冷媒の過熱
度による冷凍回路の制御を行う。「制御２」は圧縮機の
エコノマイザポート位置とスライド弁位置との関係より
エコノマイザの冷却部の出口圧力が急激に変化する領域
を判断し、冷凍回路を制御する。「制御１」と「制御
２」により、冷凍装置の稼働時における冷凍容量の変化
に迅速に対処し、エコノマイザ用の膨張弁を安定的に制
御し、冷却器の冷却能力の高い状態で維持させるもので
ある。

【００２５】予め冷凍回路における冷媒の設定過熱度Δ
ＴＳを記憶手段に記憶させる（「ステップ１−１」）。
同時に、圧縮機のエコノマイザポートのエコノマイザポ
ート位置と圧縮機のスライド弁位置との関係より、エコ
ノマイザの冷却部の出口圧力が急激に変化する領域とな
るエコノマイザポート位置ＳＥを、記憶手段に記憶させ
る（「ステップ１−２」）。

【００２６】次に「ステップ２−１」において、エコノ
マイザの冷却部の冷媒出口側の圧力検出器と温度検出器
により、エコノマイザの冷却部の冷媒出口側の冷媒ガス
の圧力測定値ＰＴと温度測定値ＴＥを常時検出し、制御
手段にこれら信号を送る。同じく、「ステップ２−２」
において、圧縮機のロード変更に伴い移動する圧縮機の
スライド弁位置ＳＶを常時検出し、制御手段にこの信号
を送る。冷凍装置の稼働中は、これら二つのステップ
が、常時実行されている。

【００２７】「制御１」の「ステップ３」により、冷媒
ガスの圧力測定値ＰＴに基づき、制御手段の演算手段に
よって、前記圧力測定値ＰＴでの飽和蒸気圧を示すガス
温度（飽和温度ＴＳ）を演算する。この飽和温度ＴＳと
前記冷媒ガスの温度測定値ＴＥに基づき、制御手段の演
算手段によって過熱度ΔＴを演算する（「ステップ
４」）。

【００２８】「ステップ５」において、制御手段の判断
手段によって、設定過熱度ΔＴＳと過熱度ΔＴの大小を
判断し、「ステップ６」の制御手段の論理判断手段に信
号を送る。このとき、「制御２」の「ステップ９」から
作動指示信号が同じタイミングで「ステップ６」の制御
手段の論理判断手段に送られる。「ステップ６」におい
て、「ステップ９」からの作動指示信号が送られた場
合、「ステップ５」の制御手段の判断手段の信号が作動
して「ステップ７」が実行される。すなわち、ΔＴＳ−
ΔＴ＞０の場合、調節弁の開度を小さくする。ΔＴＳ−
ΔＴ＝０の場合、調節弁の開度は変更しない。ΔＴＳ−
ΔＴ＜０の場合、調節弁の開度を大きくする。冷媒の熱
交換能力を高い状態で安定させ、本発明の実施の形態の
冷凍回路の冷却器の冷却能力の高い状態で維持させる。
なお、「ステップ９」の作動指示信号が送られない場合
は、「ステップ５」の制御手段の判断手段の信号が作動
せず、冷凍回路は現状の状態が維持される。

【００２９】「制御２」の「ステップ８」において、制
御手段の判断手段によって、スライド弁位置ＳＶとエコ
ノマイザポート位置ＳＥとの差ΔＳを求め、圧力が急激
に変化するスライド弁の領域の上限値Ｓ１及び下限値Ｓ
１との大小を判断する。そして、ΔＳ＞Ｓ１またはΔＳ
＜Ｓ２の場合、作動指示信号を「ステップ９」における
制御手段の論理判断手段に送る。一方、Ｓ２≦ΔＳ≦Ｓ
１の場合、作動指示信号をＴ秒間保持させた後、「ステ
ップ９」における制御手段の論理判断手段に送る。保持
するＴ秒は、冷凍装置の能力や操業条件より最適の値を
選定する。通常、１０から２４０秒の範囲となる。「ス
テップ９」における制御手段の論理判断手段は「ステッ
プ８」から送られた制御信号を「ステップ６」における
制御手段の論理判断手段に転送する。以上が本発明の実
施の形態の冷凍回路の制御作動である。「ステップ９」
の作動指示信号が「ステップ６」の制御手段の論理判断
手段に送られたときのみ、「ステップ７」が実行される
ものである。

【００３０】次に、本発明の冷凍回路を制御作動した結
果の実施例を図５に示し、比較例を図６に示す。図５は
本発明の実施例の冷凍回路の制御状態を示す図であり、
図６は従来の冷凍回路の制御状態を示す図である。本発
明の実施例およに比較例の冷凍回路はスクリュー式水冷
チラーである。

【００３１】圧縮機をフル稼働からアンロードに変化さ
せた過程で、スライド弁位置が圧縮機のエコノマイザポ
ート位置となり、圧縮機の吸入口が直接接続された場合
の制御作動について図５により説明する。圧縮機をアン
ロードにするために、スライド弁を移動させると、エコ
ノマイザ出口圧力は下がり、これに伴いエコノマイザ出
口温度も下がる。このとき、エコノマイザの出口過熱度
も低下することになるが、制御手段によりエコノマイザ
出口過熱度が設定値になるようサブ冷凍回路の膨張弁の
開度が調整され（この場合は膨張弁の開度は小さくな
る）、エコノマイザ出口過熱度は設定値で一定に保持さ
れる。

【００３２】さらに、スライド弁が移動し、ｔ₁時間の
ときにスライド弁がエコノマイザポート位置になると、
エコノマイザポートが圧縮機の吸入側とつながり、エコ
ノマイザ出口圧力が急激に低下するが、出口温度の減少
は追随しない。この結果、エコノマイザの出口過熱度が
見掛け上急激に大きくなる。本実施例では、圧力が急激
に変化する領域では、サブ冷凍回路の膨張弁の開度を現
状のままＴ秒間保持する。このＴ秒間の間にエコノマイ
ザ出口温度がエコノマイザ出口圧力に追随して低下し安
定化する。Ｔ秒後に再び、エコノマイザ出口過熱度が設
定値になるようにサブ冷凍回路の膨張弁の開度が調整さ
れる。この結果、図５に示すように一定のエコノマイザ
出口過熱度が得られ、発明の実施例の冷凍回路は、サブ
冷凍回路の膨張弁の制御を安定化でき、冷却器の冷却能
力の高い状態に維持できた。

【００３３】一方、従来の外部均圧方式の感温膨張弁を
用いた冷凍回路では、図６に示すように、ｔ₁時間のと
きにスライド弁がエコノマイザポート位置になると、本
発明の実施例と同様の現象により、エコノマイザ出口圧
力が急激に低下してエコノマイザ出口過熱度が見掛け上
急激に大きくなる。そして、これに伴いサブ冷凍回路の
膨張の開度が全開となり、過剰の冷媒が圧縮機に送ら
れ、極端な場合は圧縮機が液圧縮を起こす場合も生じ
る。時間経過とともに、本発明の実施例と同様にエコノ
マイザ出口温度が遅れて下がり、エコノマイザの出口過
熱度も下がることになる。しかしながら、過剰に送られ
冷媒により、エコノマイザ出口過熱度が急激に小さくな
り（図６の図ｃ）参照）、一転、サブ冷凍回路の膨張の
開度が全閉側になる。このような、過剰反応の繰り返し
により、比較例の冷凍回路は、サブ冷凍回路の膨張弁の
制御が安定せず、冷却器を不安定な状態で使用すること
になり、冷却器の冷却能力を有効に使用することができ
なかった。

【００３４】なお、本発明の実施例では、圧縮機をフル
稼働からアンロードに変化させた過程について示した
が、圧縮機がアンロードでの稼働からフル稼働に変化さ
せた過程でも、サブ冷凍回路の膨張弁の制御を安定化で
き、冷却器の冷却能力の高い状態に維持できる。また、
本発明の実施例では、スクリュウ式の圧縮機の実施例を
示したが、回転容積型圧縮機であるスクロール式の圧縮
機でも同様にサブ冷凍回路の膨張弁の制御を安定化で
き、冷却器の冷却能力の高い状態に維持できる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明したように、本発明のうち請
求項１記載の発明の冷凍回路は、冷凍装置の稼働時にお
ける冷凍容量の変化に迅速に対処でき、サブ冷凍回路の
膨張弁の制御を安定化でき、冷却器の冷却能力の高い状
態で維持させることを可能とするものである。請求項２
記載の発明の冷凍回路は、請求項１記載の発明の効果に
加えて、冷凍回路の膨張弁をさらに安定化し、冷却器の
冷却能力の高い状態で維持し、圧縮機の液圧縮を防止す
ることを可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の冷凍回路を示す図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の圧縮機の指圧線図を示す
図である。

【図３】本発明の実施の形態の圧縮機におけるエコノマ
イザの冷却部の出口圧力におよばすスライド弁位置の影
響を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の冷凍回路の制御作動を示
す図である。

【図５】本発明の実施例の冷凍回路の制御状態を示す図
であり、図ａ）はエコノマイザの出口圧力、図ｂ）はエ
コノマイザの出口温度、図ｃ）はエコノマイザの出口加
熱度の計算値、図ｄ）は膨張弁の開度の変化を示す図で
ある。

【図６】従来の冷凍回路の制御状態を示す図であり、図
ａ）はエコノマイザの出口圧力、図ｂ）はエコノマイザ
の出口温度、図ｃ）はエコノマイザの出口加熱度の計算
値、図ｄ）は膨張弁の開度の変化を示す図である。

【図７】従来の冷凍回路を示す図である。

【図８】圧縮機のロード変更の説明図であり、図ａ）は
圧縮機をフル稼働での運転状態、図ｂ）は圧縮機をフル
稼働からアンロードした途中での運転状態、図ｃ）は圧
縮機の最低ロードでの運転状態を示す図である。

【符号の説明】

１圧縮機１ａ圧縮機の吐出ポート１ｂ圧縮機の吸入ポート１ｃ圧縮機のエコノマイザポート２凝縮器３受液器４エコノマイザ（中間冷却器）４ａエコノマイザの冷却部５膨張弁（蒸発器用）６蒸発器７調節弁（エコノマイザ用）８温度検出器９圧力検出器１０スライド弁検出器１１制御手段１２ａ温度信号ライン１２ｂ圧力信号ライン１２ｃスライド弁位置信号ライン１３調節弁制御信号ライン１４分岐ライン１５中間冷媒ガスライン１６外部均圧方式の感温膨張弁１７温度検出器１８均圧配管１９感温膨張弁２０温度検出器２１オリフィス２２バイパスライン２３ａ冷却水配管２３ｂ冷却水配管２４ａブライン配管２４ｂブライン配管３１ロータ３２固定部３３スライド弁３４隙間Ｐｓ圧縮機の吸入側の圧力ＰＥ１圧縮機のエコノマイザポート位置の圧力ＰＥ２圧縮機のエコノマイザポート位置の圧力ＰＥ３圧縮機のエコノマイザポート位置の圧力ＰＥ４圧縮機のエコノマイザポート位置の圧力ＰＥ５圧縮機のエコノマイザポート位置の圧力Ｐｄ圧縮機の吐出側の圧力ＰＴエコノマイザの冷却部の出口における圧力測定値ＴＥエコノマイザの冷却部の出口における温度測定値ＴＳエコノマイザの冷却部の出口における圧力測定値
での飽和蒸気圧をしめすガス温度（飽和温度） ΔＴＳ過熱度設定値 ΔＴ飽和温度ＴＳと温度測定値ＴＥより求めた過熱度ＳＶスライド弁位置ＳＥエコノマイザポート位置Ｓ１圧力が急激に変化するスライド弁の領域の下限値Ｓ２圧力が急激に変化するスライド弁の領域の上限値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エコノマイザポートとスライド弁とを有
する圧縮機、凝縮器、エコノマイザ（中間冷却器）、膨
張弁および蒸発器を順次接続し、前記凝縮器とエコノマ
イザとの間から、調節弁、前記エコノマイザの冷却部の
冷媒入口および冷却部の冷媒出口を通して前記圧縮機の
エコノマイザポートに冷媒を導く冷凍回路において、前記エコノマイザの冷却部の冷媒出口側に温度検出器と
圧力検出器を設けると共に、前記圧縮機に圧縮機のスライド弁位置を検出するスライ
ド弁検出器を配設し、前記温度検出器、圧力検出器およびスライド弁検出器か
らの信号を受けて前記調節弁を制御する制御手段を備え
たことを特徴とする冷凍回路。
【請求項２】前記制御手段が、冷媒の設定過熱度を記
憶する記憶手段と、前記温度検出器と圧力検出器からの
信号により冷媒の過熱度を演算する演算手段と、前記設
定過熱度と演算された過熱度により前記調節弁を調節す
る調節手段を有すると共に、圧縮機のエコノマイザポートと圧縮機のスライド弁の位
置との関係より、予め求めたエコノマイザの冷却部の出
口圧力が急激に変化する領域を記憶する記憶手段を有
し、かつ、前記スライド弁検出器からの信号によるスライド
弁位置が、この急激に変化する領域になる場合に、前記
調節手段を現状のまま保持させる調節手段を有してなる
請求項１記載の冷凍回路。