JPS5844942B2 - 冷凍システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸発器と、コンデンサーと、コンプレッサー
装置と、絞り弁と、液体冷媒が蒸発器の入口に接続され
た絞り弁にはいる前に液体冷媒を準冷却あるいは予冷し
、これにより冷却キャパシティと冷凍システムのｃｏｐ
（動作係数）を高める装置とより成る冷凍システムに
関する。

このタイプの冷凍システムには、２段圧縮と２段絞りを
利用したものが公知であり、エコノマイザ−・システム
と呼ばれるのがしばしばである。

２段絞りを使用する利点は、最初の絞り段のあとのいわ
ゆるフラッシュ・ガスがコンプレッサ一段のうちの１つ
で圧縮することを必要とするにすぎないことにあり、一
方、１段絞りを備えたシステムでは、このフラッシュ・
ガスは、両コンプレッサ一段で圧縮されなければならな
い。

各段の間でフラッシュ・ガスの吸込を備えた多数の絞り
段を利用することによりさらに改善された冷却キャパシ
ティとｃｏｐを得ることが可能である。

しかし、このシステムは、多数の圧縮段を必要とするの
で、複雑である。

しかし、最近、簡単な方法で、上述の多段システムと同
じ効率を得ることが可能な新しい冷凍システムが提案さ
れている（スエーデン国特許出願第７４１２８２５−７
号）。

提案された冷凍システムは、在来のシステムと同じ構成
要素、すなわち、コンデンサーと、絞り弁と、蒸発器と
、コンプレッサーを包持している。

加えて、提案されたシステムは、レシーバ−・タンクと
、補足バルブと、バルブを含めた補足吸込管路と、コン
プレッサー人口と蒸発器出口との間の通常の吸込管路に
接続された逆止弁とを備えており、しかして、前記レシ
ーバ−・タンクは、通常の絞り弁と補足バルブとの間に
接続され、前記補足バルブは、コンデンサーに接続され
、そして前記補足吸込管路は、コンプレッサーの入口に
接続されている前記補足吸込管路のバルブを備えたレシ
ーバ−・タンクの頂部に接続されている。

通常の運転時は、補足吸込管路バルブは閉弁し、一方、
逆止弁は開弁している。

蒸発器にはレシーバ−・タンクから到来した冷凍液が供
給され、そして液体冷媒の流れは、普通の絞り弁、たと
えば、サーモスタット式膨張弁により制御される。

レシーバ−・タンク中の液体冷媒の量は、補足バルブ、
たとえば、レシーバ−・タンク中の液面を制御するフロ
ート・バルブによって制御される。

液体冷媒は、レシーバ−・タンクの中で液体冷媒が激動
しない様に、レシーバ−・タンクの上部に供給される。

補足吸込管路バルブは、レシーバ−・タンクの底部にお
ける液体冷媒の温度を検知するサーモスタットによって
制御される。

この温度が蒸発温度より若干高い設定値を越えると、補
足吸込管路バルブは開弁して、逆止弁は閉弁し、これに
より、沸騰を起して急冷が行なわれる暖かい液体冷媒を
包持したレシーバ−・タンクの頂部よりコンプレッサー
が蒸気を吸い込むと、予冷工程が始まる。

レシーバ−・タンク内の液温かサーモスタットの設定値
まで下がると、前記サーモスタットは、補足吸込管路バ
ルブを閉止し、しかるのち、システムは、レシーバ−・
タンク内の予冷された液体冷媒の供給を受けて通常の運
転態様に戻る。

これと関連して、一般に使用されている冷媒は、熱膨張
係数が非常に高くて、熱伝導度が低く、その結果、レシ
ーバ−・タンクの頂部に供給される暖かい液体冷媒が、
予冷された液の頂部に滞留し、液中の対流が抑制される
ことは注目すべきことである。

提案されたシステムの１つの欠点は、予冷の間、蒸発器
がコンプレッサー人口から遮断されることにある。

本発明の主たる目的は、前記の欠点を回避して、コンプ
レッサー人口につねに接続された蒸発器を有する改善さ
れた冷凍システムを提供することである。

この改善されたシステムを得るため、１つは蒸発器より
通常の吸込管路に接続され、いま１つはレシーバ−・タ
ンクより補足吸込管路に接続された２つの入口流路を有
するコンプレッサー装置が使用される。

さらに、特許請求範囲に記載されているように、第１の
レシーバ−・タンクと協働して、予冷された液体冷媒が
蒸発器に連続的に流れることが可能ないま１つのレシー
バ−・タンクが使用される。

以下、本発明の２つの実施例を図解した添付図面を参照
しながら、本発明の詳細な説明する。

第１図に示されている実施例の冷凍システムは、たとえ
ば、スクリュ・コンプレッサー１のごとき直列接続の適
当なコンプレッサー装置と、コンデンサー２と、バルブ
ｖ１と、第１のレシーバ−・タンク３とバルブ■２と、
（２つのインプット信号により制御されるシングル・バ
ルブに接続してさしつかえない）フロート・バルブ■６
と、第２のレシーバ−・タンク４（前記両レシーバ−・
タンクとも、在来のタイプのもの）と、蒸発器６に到る
供給管路５に包持されている絞り弁■３と、蒸発器６と
コンプレッサー１の入口流路との間の普通の吸込管路７
とより構成されている。

レシーバ−・タンク３と４はそれぞれ、部分的に液体冷
媒で満たされている。

レシーバ−・タンク３の頂部の内側は、補足吸込管路８
とバルブ■４を介してスクリュ・コンプレッサー１の第
２の入口流路９と連通している。

コンデンサーの圧力は、補足供給分岐管１０を介し第２
のレシーバ−・タンク４の頂部内側に供給されるととも
に、バルブ■５を包持したいま１つの供給分岐管３１を
介して前記第１のレシーバ−・タンク３に供給される。

絞り弁■３は、蒸発器６の出口温度と圧力を検知する検
知装置１１により通常の方法で制御される。

温度検知装置１２は、レシーバ−・タンク３の底部に取
り付けられており、予冷された液体がレシーバ−・タン
ク４から蒸発器６に供給されるとともに、レシーバ−タ
ンク３からレシーバ−・タンク４に供給される通常の冷
凍期間の間、暖かい液体冷媒がレシーバ−・タンク３の
底部区域に現われると、バルブ■１と■２と■５を閉弁
し、バルブ■４を開弁するよう配設されている。

この冷凍期間が中断されたあと、冷凍サイクルは、次に
続く冷凍期間の間、補足供給分岐管１０を介しコンデン
サー圧力でもって供給が行なわれるレシーバ−・タンク
４を介して維持され、しかして、前記冷凍期間の間、レ
シーバ−・タンク３内の液の予冷が、前述のごとく行な
われる。

予冷の期間は、レシーバ−・タンク内の温度が蒸発器内
の温度に等しいかあるいはこの少し上のところまで低下
したとき、バルブＶ１．Ｖ２゜Ｖ４．Ｖ５に作用する制
御装置によって中断される。

さらに、レシーバ−・タンク４内の液面は、バルブ■６
を包有したフロート・バルブ装置１５により制御される
。

コンデンサー２は、レシーバ−・タンク３より高い位置
に設けられており、したがって、液体冷媒は、開弁状態
のバルブ■１をへてレシーバ−・タンク３にゆっくりと
流れ下りすることができる。

バルブ■６の開閉は、フロート・バルブ装置１５により
制御される。

このバルブ■６は、レシーバ−・タンク４内の液面を一
定に維持するが、バルブ■２が開弁して、コンデンサー
の圧力が前記レジ・−バー・タンクに供給されるときだ
けしか動作しない。

したがって、レシーバ−・タンク４内のＭされた液の量
は、レシーバ−・タンク３内の冷媒が予冷されて、バル
ブｖ２が閉弁している期間の間、冷凍サイクルを維持す
るのに十分な量でなければならない。

バルブ■４を包有した補足吸込管路８は、適当な吸込圧
力を有するスクリュ・コンプレッサーと連通した入口流
路９に接続されている。

第２図に示されているように、スクリュ・コンプレッサ
一本体２１は、スクリュ・コンプレッサーの異なったね
じ筋と連通した多数の半径方向の流路２２を適宜備えて
いる。

流路２２は、穴２３に接続されており、細長いキャップ
２４が、該キャップ２４の閉止端２６と本体２１との間
の空間２３′内で動作するばね２５の作用に抗して、前
記穴２３の中で滑動可能に軸支されている。

コンプレッサーの入口流路９は、キャップ２４の開放端
２７と連通ずるとともに、キャップ２４に設けた半径方
向の小孔２８を介して、特定の流路２２、すなわち、ば
ね２５とレシーバ−・タンク３から到来した補足吸込管
路８内の圧力の作用に従うキャップ２４の軸方向の位置
に応じたスクリュ・コンプレッサーのねじ筋と連通して
いる。

前記半径方向の小孔２８は、前記流路２２の中心線の間
隔に等しい幅を備えている。

空間２３′は、コンプレッサーの入口と連通しており（
図示せず）、シたがって、前記空間内の圧力は、コンプ
レッサーの入口圧力に相等している。

この実施例においては、バルブ■１は、圧力で作動し、
レシーバ−・タンク３の内部圧力がコンデンサー圧力に
等しいときに開弁するよう配設されている。

したがって、十分に低い液温か温度検知装置１２によっ
て指示されると、バルブｖ４は、閉弁するとともに、バ
ルブｖ５は開弁し、しかるのちバルブ■１は開弁するこ
とができる。

フロート・バルブ装置１５が予冷された冷媒の供給を求
めるとただちに、バルブ■６は閉弁する。

本発明に従かった冷凍システムにおいては、いろいろな
タイプのコンプレッサー装置を使用することが可能であ
る。

しかし、２つの入口流路を有する公知タイプのスクリュ
・コンプレッサーヲ使用するのが好ましく、この場合、
スクリュ・コンプレッサーは、液のスラツキング（Ｓｌ
ｕｇｇｉｎｇ）には感応しないので、湿り区域で使用し
て、圧縮損失をさらに低減することが可能である。

しかし、しめった区域で使用する場合、圧力と温度は、
すべてのしめった区域内で一定であるので、通常の圧力
インジケーターあるいは温度インジケーターにより前記
区域内の実際の位置を決定することは不可能である。

この問題を解決するため、冷凍プロセスの膨張バルブ■
３は、通常、蒸発器の出口温度によって制御される代り
に、コンプレッサーの出口温度によって制御されなけれ
ばならない。

第１図に示す通常の圧力温度検知装置１１とそれに対応
した絞り弁■３にいたる制御管路とに取って代わる圧力
温度検知装置３５と制御管路３３とによって示されてい
るように、絞り弁■３をして凝縮圧力とコンプレッサー
１の出口温度を感知せしめあるいはこれらに応答せしめ
ることにより、絞り弁■３は、蒸発器に流入する冷媒の
流れを制御することができ、したがって、凝縮温度を若
干上回った出口温度を得るに十分な液体冷媒が残され、
これにより独立したオイル冷却装置の必要性を減らしあ
るいはこれをなくすことができる。

特許請求範囲に記載されているように、連続した冷凍サ
イクルは、第１のレシーバ−・タンクの予冷期間の間、
蒸発器に供給を行なう補足的レシーバ−・タンクによっ
て維持される。

第１図に示されている実施例においては、２組のレシー
バ−・タンクがコンデンサー２の出口と絞りバルブｖ３
との間に直列に配置されている。

代案として、２つのレシーバ−・タンクを並列に配置せ
しめ、レシーバ−・タンクの１つが他のレシーバ−・タ
ンクの予冷期間の間、蒸発器に供給を行ない、また前記
一方のレシーバ−・タンクの予冷期間の間、前記他方の
レシーバ−・タンクが蒸発器に供給を行なうことも可能
である。

並列に接続された２つのレシーバ−・タンク３゜４より
戒る本発明の１実施例が、第３図に示されている。

この実施例は、供給分岐管１０と３１とバルブ■５が省
略されている点と、レシーバ−・タンク４がレシーバ−
・タンク３と同じタイプのものであって、レシーバ−・
タンク３と同じ要領でコンデンサー２と、絞り先■３と
、コンプレッサー１の補足入口流路９に接続されている
点において、第１図の実施例と異なる。

したがって、２つのレシーバ−・タンク３と４はそれぞ
れ、バルブＶ１１ 、Ｖｌ ２を介してコンデンサーに
接続され、バルブＶ２１ 、Ｖ２２を介して絞り弁■３
に接続され、バルブＶ４１．Ｖ４２を介してコンプレッ
サー１の補足入口流路９に接続されている。

レシーバ−・タンク３の冷凍サイクルとレシーバ−・タ
ンク４の予冷サイクルの間、バルブＶ１１とＶ２１とＶ
４２は開弁し、バルブＶ１２とＶ２２とＶ４１は閉弁し
ており、暖かい液体冷媒が、レシーバ−・タンク３の底
部区域に現われると、レシーバ−・タンク３の底部に設
けた温度検知装置１２１が温度上昇を指示し、前記バル
ブを反対の位置、すなわち、バルブＶ１１とＶ２１とＶ
４２が閉弁し、バルブＶ１２とＶ２２とＶ４１開弁する
位置に切り替えることとなる。

かくて、レシーバ−・タンク４が冷凍サイクルを受けも
ち、レシーバ−・タンク３が予冷サイクルを受けもち、
暖かい液体冷媒がレシーバ−・タンク４の底部区域に現
われると、レシーバ−・タンク４の底部に設けた温度検
知装置１２２が温度上昇を指示し、前記バルブを反対の
位置、すなわち、バルブＶ１２とＶ２２とＶ４１が閉弁
し、バルブ■１１とＶ２１とＶ４２が開弁する位置へも
とに切り替える。

本発明は、図面に示された実施例に限定されるものでは
なく、本発明の概念内でいろいろな変更や修正を行なう
ことができる。

したがって、たとえば、容量を制御するためにスライド
・バルブを有する公知タイプのスクリュ・コンプレッサ
ーを使用することは好ましい。

さらに、キャップ２４の／Ｊ′−ｆＬ２８と軸方向の圧
縮はね２５はそれぞれ、傾斜したスロットとフラットな
らせんばねと取り代え、キャップ２４が回転可能であっ
て、前記スロットを公知の方法でキャップ２４の角度位
置に応じたいろいろな流路２２と接続することができる
ようにしてもよい。

キャップ２４の滑動動作を回転動作を組み合わすことも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好ましい１形態を具体化した本発明
の冷凍システムを図解したブロック・ダイアグラム。 第２図は、スクリュ・コンプレッサーと関連して使用さ
れるバルブ装置の断面図。 第３図は、本発明の他の形態を具体化したブロック・グ
イアゲラム− ト・・・・・スクリュ・コンプレッサー、２・・・・・
・コンデンサー、３・・・・・・第１のレシーバ−・タ
ンク、４・・・・・・第２のレシーバ−・タンク、５・
・・・・・供給管路、６・・・・・・蒸発器、Ｔ・・・
・・・吸込管路、８・・・・・・補足吸込管路、９・・
・・・・第２の入口流路、１０・・・・・・補足供給分
岐管、１１，３５・・・・・・圧力温度検知装置、１２
゜１２１．１２２・・・・・・温度検知装置、Ｖｌ、Ｖ
２゜Ｖ４．Ｖ５．Ｖｌｌ、Ｖｌ２．Ｖ２１．Ｖ２２゜Ｖ
４１．Ｖ４２・・・・・・バルブ、■３・・・・・・絞
り弁、Ｖ６・・・・・・フロート・バルブ、１５・・・
・・・フロー１〜・バルブ装置、２１・・・・・・スク
リュ・コンプレッサ一本体、２２・・・・・・半径方向
の流路、２３・・・・・・穴、２３′・・・・・・空間
、２４・・・・・・細長いキャップ、２５・・・ばね、
２６・・・・・・キャップの閉止端、２７・・・・・・
キャップの開放端、２８・・・・・・小孔、３３・・・
・・・制御管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発器６と、コンデンサー２と、コンプレッサー装
   置１とより成り、前記コンデンサーが、蒸発器６の入口
   に到る供給管路に包持された絞り弁■３に接続されてい
   る出口を有する冷凍システムであって、前記コンデンサ
   ー２の出口が、閉塞されたレシーバ−・タンク３の入口
   １則バルブと出口側バルブＶ１ 、Ｖ２を含めた制御装
   置１２により制御される一定量の液体冷媒を包持したレ
   シーバ−・タンク３を介して絞り弁■３に接続され、し
   かして、前記コンプレッサー装置１が、蒸発器６の出口
   とつねに連通した第１の入口流路７と、バルブ■４を介
   してコンプレッサー装置１をレシーバ−・タンク３の頂
   部に接続する補足入口流路９とを備える冷凍システムに
   おいて、レシーバ−・タンク３をコンデンサー２と蒸発
   器６から間けつ的に遮断するとともに、前記バルブＶＬ
   Ｖ２゜■４によりレシーバ−・タンク３の頂部をコンプ
   レッサー装置の前記補足入口流路９に接続してレシーバ
   −・タンク３の液体冷媒を予冷する装置を備え、前記遮
   断の間、冷凍サイクルは、補足供給分岐管１０をへて補
   足レシーバ−・タンク４に供給されるコンデンサー圧力
   の作用のもと蒸発器６に供給を行なう制御された量の予
   冷された液体冷媒を包持した補足レシーバ−・タンク４
   を介して維持されることを特徴とする冷凍システム。 ２ 前記補足レシーバ−・タンク４が、第１のレシーバ
   −・タンク３の前記入口側バルブと出口側バルブＶ１．
   Ｖ２が開弁したとき、前記第１のレシーバ−・タンク３
   より液体冷媒の供給を受けることを特徴とする特許請求
   範囲の第１項記載の冷凍システム。 ３ 前記補足レシーバ−・タンク４が、前記第１のレシ
   ーバ−・タンク３と同じタイプのものであって、前記第
   １のレシーバ−・タンク３と並列に接続されており、し
   かして、前記レシーバ−・タンク３，４が、バルブ装置
   Ｖ１１ 、Ｖ２１ 、Ｖ４２；Ｖ１２ 、Ｖ２２ 、Ｖ
   ４１により前記コンデンサー２と、前記蒸発器６と、コ
   ンプレッサーの前記第２の入口流路８に接続されており
   、前記バルブ装置Ｖ１１．Ｖ２１．Ｖ４２； Ｖ１２．
   Ｖ２２゜Ｖ４１が、レシーバ−・タンク３，４の一方を
   コンデンサー２と蒸発器６に接続し、同時に他方のレシ
   ーバ−・タンク４，３の頂部を前記第２の入口流路８に
   接続するとともに、逆に前記他方のレシーバ−・タンク
   ４，３をコンデンサー２と蒸発器６に接続し、同時に前
   記一方のレシーバ−・タンク３，４の頂部を前記第２の
   入口流路８に接続することを特徴とする特許請求範囲の
   第１項記載の冷凍システム。 ４ 前記コンプレッサー装置が、適当な吸込圧力を有す
   るねじ山に到る補足入口流路９を備えたタイプのスクリ
   ュ・コンプレッサー１より成る特許請求範囲第１項から
   第３項までのいずれか１項に記載の冷凍システム。 ５ コンプレッサ一本体に設けた多数の半径方向の流路
   ２２が、スクリュ・コンプレッサーのいろいろなねじ山
   をバルブ開口２３に接続しており、バルブ・キャップ２
   ４が前記バルブ開口２３の中でいろいろな位置の間で移
   動することができ、特定の半径方向の流路２２が、前記
   いろいろな位置のそれぞれにおいて前記補足流路９に接
   続されることを特徴とする特許請求範囲の第４項記載の
   冷凍システム。