JPH10318613A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】凝縮器出口でのサブクール量を適正に制御する
ことにより、効率の高い冷凍装置を提供する。 【解決手段】凝縮器とレシーバタンクを接続する接続管
の間に抵抗を可変にできる第２の減圧装置を設けるとと
もに、凝縮器の凝縮温度を検出する凝縮温度検出器，凝
縮器出口と第２の減圧装置の入口間に設けた液冷媒温度
検出器，凝縮温度検出器と液冷媒温度検出器で検出され
た温度差が設定値になるように前記第２の減圧装置を制
御する制御器を設けることにより、凝縮器出口で常に適
正なサブクールを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍サイクルを構成
した冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機，凝縮器，レシーバタンク，減圧
装置，蒸発器を接続してなる冷凍サイクルを構成した冷
凍装置は、効率が高く取り扱い性が優れているために冷
凍，空調分野で広く使用されてきた。しかし、冷媒とし
て使用されているＲ２２，Ｒ５０２と言った塩素原子を
有する冷媒は成層圏のオゾン層を破壊することが知ら
れ、使用が制限されている。これらの冷媒に代わるもの
として例えば特開平3−170585号公報，特許第2548411号
公報，特表平8−511043号公報等に記載されているよう
な塩素原子の含まない冷媒ＨＦＣ（ハイドロフルオロカ
ーボン）３２，ＨＦＣ１２５，ＨＦＣ１３４ａ，ＨＦＣ
１４３ａ等を混合した冷媒が知られている。これらの混
合冷媒の中でＲ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａ，Ｒ４０４Ａ，Ｒ
５０７Ａと言った冷媒が代替候補とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、オ
ゾン層破壊のない冷凍装置を提供できるが、従来の冷凍
サイクルに使用すると効率が低下するといった問題点が
あった。すなわち、オゾン層破壊のない冷媒ＨＦＣ系冷
媒の性能は例えばＲ４０４ＡとＲ２２を比較すると、能
力はＲ４０４Ａが大きいが、冷凍サイクルの効率は低く
なり、同一能力を得るための電気消費量が多くなる。代
替候補冷媒Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａ，Ｒ４０４Ａ，Ｒ５
０７Ａの特徴として従来冷媒であるＲ２２，Ｒ５０２と
比べ臨界温度が低く、液の比熱が大きい。このために、
凝縮器出口のサブクール量を大きくすることで代替冷媒
の能力，効率を改善できる。一例としてＲ４０４Ａでサ
ブクールによる性能変化をＲ２２との相対値で表わした
結果を図４に示す。しかし、凝縮器出口にレシーバタン
クを設け冷媒量調整を行う冷凍サイクルでは、レシーバ
タンクの特性から凝縮器出口でサブクールがとれないと
言った問題があった。

【０００４】本発明の目的は、冷媒量調整用のレシーバ
タンクを設けた冷凍サイクルでも、サブクール量を適正
にし、ＨＦＣ系の冷媒を用いても効率の高い冷凍装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
圧縮機，凝縮器，レシーバタンク，第１の減圧装置，蒸
発器を接続し、冷媒を封入した冷凍サイクルにおいて、
凝縮器とレシーバタンクを接続する接続管の間に抵抗を
可変にできる第２の減圧装置を設けるとともに、凝縮器
の凝縮温度を検出する凝縮温度検出器，凝縮器出口と第
２の減圧装置の入口間に設けた液冷媒温度検出器、該凝
縮温度検出器と液冷媒温度検出器で検出された温度差が
設定値になるように前記第２の減圧装置を制御する制御
器を設けることにより達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により説明
する。

【０００７】図１は本発明の実施例に係る冷凍装置の構
成図、図２は第１の実施例の冷凍サイクルの状態をモリ
エル線図上に表わしたものである。

【０００８】図１において、１は冷凍装置、２は圧縮
機、３は凝縮器、４は凝縮器３出口のサブクールを制御
するための第２の減圧装置としての第２の電動膨張弁、
５は余分な冷媒を溜めるレシーバタンク、１０は冷媒に
含まれる水分を吸着する乾燥剤を封入したドライヤ、６
は主減圧装置としての第１の電動膨張弁、７は蒸発器、
８はアキュームレータ、１７はレシーバタンク５出口よ
り圧縮機２内の圧縮室に液冷媒をインジェクションする
ためのインジェクション回路、９はインジェクション回
路１７を流れる冷媒量を制御するための第３の電動膨張
弁であり、内部に冷媒として例えばＲ４０４Ａ，冷凍機
油としてエステル油が封入されている。

【０００９】１１は全ての機器を制御するための制御
器、１２は圧縮機２を駆動する圧縮機駆動装置、１３は
凝縮器ファン駆動装置１４により駆動される凝縮器ファ
ン、１５は蒸発器ファン駆動装置１６により駆動される
蒸発器ファン、１８は圧縮機の温度を検出する圧縮機温
度検出器、１９は凝縮温度を検出する凝縮温度検出器、
２０は凝縮器出口の液冷媒温度を検出する凝縮器出口冷
媒温度検出器、２１は蒸発温度を検出する蒸発温度検出
器、２２は圧縮機吸い込み冷媒の温度を検出する圧縮機
吸い込み温度検出器である。

【００１０】以上のように構成した冷凍装置１は、制御
器１１により、圧縮機駆動装置１２により圧縮機２が駆
動，凝縮器ファン駆動装置１４により凝縮器ファン１３
が駆動，蒸発器ファン駆動装置１６により蒸発器ファン
１５が駆動され、第１の電動膨張弁は蒸発温度検出器２
１で検出した温度と圧縮機吸い込み温度検出器２２で検
出した温度の差が第１の設定温度差、第２の電動膨張弁
４は凝縮温度検出器１９で検出した温度が第１の設定温
度以下の場合は、凝縮温度検出器１９で検出された温度
と凝縮器出口冷媒温度検出器２０で検出された温度の差
(サブクール)が蒸発温度検出器２１で検出された温度に
よって制御装置１１内に記憶されている設定値に制御さ
れる。このとき設定値は蒸発温度が高いほど、設定値を
大きくすることにより効率が高くなる。また、凝縮器温
度検出器１９で検出された温度が第１の設定温度以上に
なると全開、第３の電動膨張弁９は圧縮機温度検出器１
８で検出される温度が第２の設定温度になるように制御
される。

【００１１】圧縮機２によりＡ点まで高温高圧になった
冷媒は凝縮器３で凝縮器ファン１３によって送風された
空気への放熱によって凝縮しＢ点の液冷媒となる。凝縮
した液冷媒は第２の電動膨張弁４により減圧されＣ点の
飽和液冷媒となりレシーバタンク５に送られる。レシー
バタンク５内の下部から一部の液冷媒はインジェクショ
ン回路１７に送られ、残りの液冷媒はドライヤ１０を通
り第１の電動膨張弁６に送られる。第１の電動膨張弁６
で減圧されＤ点の気液２相となった冷媒は蒸発器７で蒸
発器ファン１５からの送風された空気を冷却して蒸発
し、Ｅ点のガス冷媒となってアキュムレータ８を通り圧
縮機２に戻る。

【００１２】一方、この時、インジェクション回路１７
に送られた冷媒は第３の電動膨張弁９でＦ点まで減圧さ
れ、圧縮機２内の圧縮室にインジェクションされ圧縮中
の冷媒を冷却する。空気温度が高くなり、凝縮温度検出
器１９で検出される温度が第１の設定温度以上になると
第２の電動膨張弁４は全開になる。このために、第２の
電動膨張弁４での抵抗が小さくなり、凝縮器出口でのサ
ブクールは小さくなり凝縮圧力が低下する。

【００１３】したがって、本実施例では、凝縮温度と凝
縮器出口温度から常に最適なサブクールが得られ、Ｂ−
Ｇのエンタルピが増加し同一圧縮機を用いても能力，効
率を向上できる。さらに、凝縮温度と凝縮器出口温度の
温度差で第２の減圧装置を制御することにより、蒸発温
度あるいは圧縮機回転数等の変化により冷媒循環量が大
幅に変化しても凝縮器３出口の冷媒は適正なサブクール
になり冷凍装置の効率を向上できる。また、蒸発温度が
低く、冷媒循環量が少なくなり凝縮器での放熱量が少な
い場合には、設定サブクールが小さくなり、第２の減圧
装置の絞りが小さくなりレシーバタンクに流入する冷媒
はＣ点以下に減圧されることはなく、レシーバタンク出
口に設けたドライヤには常に液冷媒が流れ、ドライヤ内
部の乾燥剤の擦れによる微粉末が発生することもない。

【００１４】また、凝縮温度が第１の設定温度以上にな
ると第２の電動膨張弁を全開になるために、凝縮圧力が
下がり過負荷時にも冷凍装置の圧力上昇による信頼性低
下を防止できる。さらに、液インジェクション量を圧縮
機温度により制御するために不必要なインジェクション
を防止でき圧力上昇を防止できる。また、減圧装置とし
て絞り可変の電動膨張弁を用いているために、冷媒とし
てＨＦＣ系冷媒，冷凍機油としてＨＦＣ系冷媒と相溶性
のあるエーテル油あるいはエステル油を用いても、スラ
ッジ発生による減圧装置の詰まりを防止できる。

【００１５】本発明の他の実施例を図５を用いて説明す
る。図５は本発明の他の実施例に係る冷凍装置の構成図
である。図５において、３０はキャピラリチューブを切
り換えることにより、抵抗を可変にした第４の減圧装置
で、第１のキャピラリチューブ３１，第２のキャピラリ
チューブ３２，第３のキャピラリチューブ３３及び第１
の開閉弁３４，第２の開閉弁３５からなっている。キャ
ピラリチューブの抵抗は、第１のキャピラリチューブが
最も小さく、第３のキャピラリチューブ３３が最も大き
くなっている。図１と同一符号は同一部品を表わす。

【００１６】以上のように構成した冷凍装置は、蒸発温
度検出器２１で検出される蒸発温度が第３の設定温度以
下のときは、第１の開閉弁３４及び第２の開閉弁３５が
閉，蒸発温度が第３の設定温度以上で第４の設定温度以
下の場合は第１の開閉弁３４が閉，第２の開閉弁３５が
開，第４の設定温度以上になると第１の開閉弁３４，第
３５の開閉弁が開、また、凝縮温度検出器１９で検出さ
れる凝縮温度が第１の設定温度を越えるときは第１の開
閉弁３４，第２の開閉弁３５が開に制御される。したが
って、前記実施例と同様に圧縮機２で高温高圧になった
冷媒は凝縮器３で凝縮する。

【００１７】この時、第４の減圧装置３０は蒸発温度が
低いほど抵抗が大きくなるように設定されるために、蒸
発温度が低くなり圧縮機２の吸い込み冷媒の比容積が大
きくなることにより循環冷媒量が少なくなっても、凝縮
器出口のサブクールが適正になり、常に高効率の運転が
可能になる。さらに、凝縮温度検出器１９で検出された
凝縮温度が第１の設定値以上になると、第１の開閉弁３
４，第２の開閉弁３５が開になり、第４の減圧装置の抵
抗はほとんどなくなり、凝縮圧力を低下できる。なお、
本実施例では２個の開閉弁で３本のキャピラリチューブ
を選択する構成としたが、この個数に限定するものでな
く、冷凍装置の運転範囲等により適切な切り替え数を選
択すればよい。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、少なくとも圧縮機，凝
縮器，レシーバタンク，第１の減圧装置，蒸発器を接続
し、冷媒を封入した冷凍サイクルにおいて、凝縮器とレ
シーバタンクを接続する接続管の間に抵抗を可変にでき
る第２の減圧装置を設けるとともに、凝縮器の凝縮温度
を検出する凝縮温度検出器，凝縮器出口と第２の減圧装
置の入口間に設けた液冷媒温度検出器、該凝縮温度検出
器と液冷媒温度検出器で検出された温度差が設定値にな
るように前記第２の減圧装置を制御する制御器を設ける
ことにより、凝縮器出口で常に適正なサブクールを得る
ことができ、高効率の冷凍装置を提供できる。

【００１９】さらに、凝縮温度を検出する凝縮温度検出
器を設け、該凝縮温度検出器で検出された温度が第１の
設定温度以上になると、第２の減圧装置を全開にするこ
とにより、空気温度が高くなっても凝縮圧力の上昇を防
止でき、運転範囲の広い冷凍装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る冷凍装置の構成図。

【図２】本発明の実施例の冷凍サイクルの状態を示す特
性図。

【図３】本発明の他の実施例に係る冷凍装置の構成図。

【図４】サブクールと性能の関係を示す特性図。

【符号の説明】 １…冷凍装置、２…圧縮機、３…凝縮器、４…第２の電
動膨張弁、５…レシーバタンク、６…第１の電動膨張
弁、７…蒸発器、８…アキュームレータ、９…第３の電
動膨張弁、１０…ドライヤ、１１…制御器、１７…イン
ジェクション回路、１８…圧縮機温度検出器、１９…凝
縮温度検出器、２０…凝縮器出口冷媒温度検出器、２１
…蒸発温度検出器、２２…圧縮機吸い込み温度検出器、
３０…第４の減圧装置、３１…第１のキャピラリチュー
ブ、３２…第２のキャピラリチューブ、３３…第３のキ
ャピラリチューブ、３４…第１の開閉弁、３５…第２の
開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも圧縮機，凝縮器，レシーバタン
   ク，第１の減圧装置，蒸発器を接続し、冷媒を封入した
   冷凍サイクルにおいて、凝縮器とレシーバタンクを接続
   する接続管の間に抵抗を可変にできる第２の減圧装置を
   設けるとともに、凝縮器の凝縮温度を検出する凝縮温度
   検出器，凝縮器出口と第２の減圧装置の入口間に設けた
   液冷媒温度検出器、該凝縮温度検出器と液冷媒温度検出
   器で検出された温度差が設定値になるように前記第２の
   減圧装置を制御する制御器を設けたことを特徴とする冷
   凍装置。