TW201341738A - 冷凍裝置及冷凍機單元 - Google Patents

Abstract

本發明之課題為，即使冷凍循環的負載變動，也能得到必要的冷凍能力，且抑制壓縮裝置的驅動電流上昇，減少運轉容積的變動而亦謀求其可靠性提升。本發明之解決手段為，一種冷凍裝置，具備冷凍循環，該冷凍循環是以冷媒配管依序連接下述而構成：壓縮裝置(1)，可控制容積；及冷凝器(3)，使在該壓縮裝置壓縮之高壓冷媒凝結；及減壓機構(7)，將在該冷凝器凝結之高壓冷媒減壓；及蒸發器(8)，使在該減壓機構減壓之低壓冷媒蒸發。此外，具備：液冷媒冷卻管路(41)，藉由將在冷凍循環的主管路循環之高壓液冷媒的一部分抽出並予減壓而成之減壓冷媒，將流通於主管路之液冷媒予以過冷卻，且將使主管路的液冷媒冷卻後的前述減壓冷媒注入壓縮機的中壓部；及流量控制手段(11)，用來控制流通於該液冷媒冷卻管路之液冷媒的流量並予減壓；及控制器(16)，因應主管路的負載變動，控制前述流量控制手段。

Description

冷凍裝置及冷凍機單元

本發明係有關依序連接壓縮機、冷凝器(Condenser)、減壓機構、蒸發器(Evaporator)以構成冷凍循環之冷凍裝置及冷凍機單元，特別是有關具備液冷媒冷卻管路者。

此種習知技術，例如如日本特開2009-109065號公報(專利文獻1)所記載。該習知技術中，係具備液冷媒冷卻管路(第1液注入管路(Injection Circuit))及中壓液注入管路(第2液注入管路)，其中液冷媒冷卻管路是將在冷凍循環的主管路循環之高壓冷媒的一部分抽出並予減壓後之減壓冷媒注入壓縮機的中壓部。

而上述習知技術中，特別是利用前述液冷媒冷卻管路，將液冷媒降溫至周圍溫度以下，藉此，即使流至低壓機器側的冷媒循環量相同，也能謀求冷凍能力的提升。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2009-109065號公報

上述專利文獻1的冷凍裝置所記載，其係使用可改變驅動頻率之可變容積式壓縮機來作為壓縮機(壓縮裝置) 1，並因應冷凍循環的負載，來控制前述容積可變型壓縮機以調整冷凍能力；又記載若要提高冷凍能力時，係打開設於前述液冷媒冷卻管路的閥，以使用該液冷媒冷卻管路。

但，該專利文獻1基本上是控制前述可變容積式壓縮機以調整冷凍能力，前述可變容積式壓縮機的驅動頻率係因應負載而受到控制。壓縮機為得到必要的冷凍能力，會以高轉數驅動，故運轉電流會變高，壓縮機的負擔變大。其結果，壓縮機的可靠性會降低，且消費電力亦會增大而無法充分謀求COP(性能係數，Coefficient of Performance)之提升，對於節能並未有充足考量。

本發明之目的在於得到一種冷凍裝置及冷凍機單元，即使冷凍循環的負載變動，也能使壓縮裝置的運轉容積變動減小而穩定化，同時能得到必要的冷凍能力，減少壓縮機的負擔，謀求其可靠性提升，且亦抑制壓縮機的驅動電流上昇以謀求節能。

為達成上述目的，本發明為一種冷凍裝置，其具備冷凍循環，該冷凍循環是以冷媒配管依序連接下述而構成：壓縮裝置，可控制容積；及冷凝器，使在該壓縮裝置壓縮之高壓冷媒凝結；及減壓機構，將在該冷凝器凝結之高壓冷媒減壓；及蒸發器，使在該減壓機構減壓之低壓冷媒蒸發；該冷凍裝置，其特徵為，具備：液冷媒冷卻管路，藉 由將在前述冷凍循環的主管路循環之高壓液冷媒的一部分抽出並予減壓而成之減壓冷媒，將流通於前述主管路之液冷媒予以過冷卻，且將使主管路的液冷媒冷卻後的前述減壓冷媒注入壓縮機的中壓部；及流量控制手段，用來控制流通於前述液冷媒冷卻管路之液冷媒的流量並予減壓；及控制器，因應前述主管路的負載變動，控制前述流量控制手段。

本發明之另一特徵為一種冷凍機單元，具備：壓縮裝置，可控制容積；及冷凝器，使在該壓縮裝置壓縮之高壓冷媒凝結；其與低壓機器連接以便可構成冷凍循環，該低壓機器具備：減壓機構，用來將在前述冷凝器凝結之高壓冷媒減壓；及蒸發器，使在該減壓機構減壓之低壓冷媒蒸發；該冷凍機單元，其特徵為，具備：液冷媒冷卻管路，藉由從作為前述冷凍循環的主管路之冷媒配管中抽出高壓液冷媒的一部分並予減壓而成之減壓冷媒，將流通於前述主管路之液冷媒予以過冷卻，且將使主管路的液冷媒冷卻後的前述減壓冷媒注入壓縮機的中壓部；流量控制手段，用來控制流通於前述液冷媒冷卻管路之液冷媒的流量並予減壓；及控制器，檢測前述主管路的負載變動，控制前述流量控制手段。

按照本發明，可得到之效果為，即使冷凍循環的負載變動，也能使壓縮裝置的運轉容積變動減小而穩定化，同 時能得到必要的冷凍能力，故能減少壓縮裝置的負擔，謀求其可靠性提升，且亦能抑制壓縮裝置的驅動電流上昇以謀求節能。

以下依據圖面，說明本發明之具體實施例。

〔實施例1〕

圖1為本發明冷凍裝置實施例1之冷凍循環構成示意圖。

圖1中，I為冷凍裝置，該冷凍裝置I係由設置於屋外之冷凍機單元II，及設置於屋內且與前述冷凍機單元以冷媒配管連接之低壓機器III，所構成。本實施例中，前述低壓機器III，例如為將超市等店舖內設置之食品等被冷卻物予以冷卻之陳列架等。此種陳列架一般來說負載容易有大幅變動。另，低壓機器III並不限於此，其他形態的冰箱或冷凍庫、或空氣調節機之室內機等同樣可適用，此外，低壓機器的數量同樣亦可複數台並聯連接。

本實施例之冷凍裝置I，係依序連接：壓縮機(壓縮裝置)1，作為可控制容積之壓縮裝置；及油分離器2(Oil Separator)，用來將在該壓縮機1壓縮之高壓冷媒中所含的冷凍機油予以分離；及冷凝器3，將在該油分離器2分離之高壓冷媒予以凝結；及減壓機構7，將在該冷凝器3凝結之高壓冷媒予以減壓；及蒸發器8，使在該減 壓機構7減壓之低壓冷媒蒸發；如此構成冷凍循環的主管路。

前述壓縮機1，係將低溫低壓的氣體冷媒壓縮成為高溫高壓的氣體冷媒。以前述壓縮機1壓縮之高溫高壓的氣體冷媒中，含有冷凍機油。因此，以前述油分離器2分離出冷媒及冷凍機油。以油分離器2分離之高溫高壓的氣體冷媒，會以前述冷凝器3凝結而成為高溫高壓的液冷媒。凝結後之高壓液冷媒，會藉由前述減壓機構7而減壓，藉由蒸發器8而蒸發，成為低溫低壓的氣體冷媒而回到壓縮機1。

前述減壓機構7由膨脹閥等所構成，與前述蒸發器8共同設置在前述低壓機器III。

另，作為壓縮機1，本實施例中係使用可改變驅動頻率之可變容積式壓縮機。如此一來，便可因應冷凍循環的負載，控制可變容積式壓縮機來調整冷凍能力。此外，作為壓縮機(壓縮裝置)1，例如還使用以換流器控制之可變容積式的渦卷式壓縮機或迴轉式壓縮機、或螺旋式壓縮機等。當設置複數台前述壓縮機1時，亦可不使用可變容積式壓縮機，而是組合複數台固定容積型壓縮機(定速型壓縮機)並藉由台數控制來做成可控制容積之壓縮裝置；或是將可變容積式壓縮機與固定容積型壓縮機組合，來做成可控制容積之壓縮裝置。

作為冷媒，係使用HFC系(例如R404A或R410A)之物。

本實施例中，在前述冷凝器3的下游側，設置有受液器4，容納來自冷凝器3的冷媒；又在該受液器4的下游側，配置有空氣過冷卻熱交換器5，使從該受液器4出來的液冷媒與空氣進行熱交換而過冷卻。如此一來，能有效防止蒸發器8以前的管路內發生氣泡(即發生所謂閃蒸(Flashing))。其結果，能夠抑制導入後述過冷卻熱交換器6的冷媒流量變動，能使其調整冷凍能力。前述冷凝器3及空氣過冷卻熱交換器5，在本實施例中是由交叉鰭片型熱交換器(Cross Fin Type Heat Exchanger)所構成，並藉由冷卻風扇60使它們與屋外空氣通風。

此外，在前述冷凍循環的主管路，設置有：減壓冷媒，係將在主管路循環之高壓冷媒的一部分抽出且予減壓而成；及過冷卻熱交換器6，與在前述主管路循環之高壓冷媒進行熱交換。該過冷卻熱交換器6，配置於前述冷凝器3的下游側。此外，過冷卻熱交換器6，配置於比受液器4及空氣過冷卻熱交換器5還更下游側。

前述過冷卻熱交換器6，具有作為主管路之第1流道6a、及從前述主管路分歧出來之第2流道6b，例如以板式熱交換器所構成，且構成為使前述在第1流道6a流通之冷媒，與在前述第2流道6b流通之冷媒進行熱交換。

另外，在過冷卻熱交換器6進行熱交換之高壓冷媒，會從前述冷凝器3與過冷卻熱交換器6之間被抽出，具體來說，會從空氣過冷卻熱交換器5與過冷卻熱交換器6之間被抽出。但，並不限定於此，亦可從前述受液器4抽 出，或是亦可從過冷卻熱交換器6的下游側抽出。

前述過冷卻熱交換器6中，與在前述主管路循環之高壓冷媒進行熱交換後的減壓冷媒，會經由液冷媒冷卻管路41而注入壓縮機1的中壓部。亦即，在壓縮機1的中壓部形成有注入口，來自前述液冷媒冷卻管路41的液冷媒從該注入口注入。在前述液冷媒冷卻管路41，設有電子膨脹閥等流量控制閥(流量控制手段)11，以控制對壓縮機1的中壓部的冷媒注入量。該流量控制閥11係設置來作為可調整流量之減壓手段，配置於從前述主管路分歧出來的點與過冷卻熱交換器6之間。該液冷媒冷卻管路41，係設置用來控制於前述過冷卻熱交換器6的過冷卻度，以調整冷凍能力。

此外，本實施例中，除了前述液冷媒冷卻管路41之外，還設置了用來防止壓縮機溫度上昇之液注入管路42。本實施例中，前述液注入管路42，其一端側連接至前述主管路的冷媒配管，該前述主管路的冷媒配管係與前述空氣過冷卻熱交換器5及前述過冷卻器熱交換器6連接；另一端側則連接至前述液冷媒冷卻管路41，藉此和前述液冷媒冷卻管路41利用同一配管連接至壓縮機1的中壓部。此外，在該液注入管路42設有減壓手段9，其由電子膨脹閥、或毛細管等減壓器與開關閥組合而成。該減壓手段係依據從前述壓縮機1吐出的吐出氣體溫度或吐出氣體的過熱度而受到控制。

前述液冷媒冷卻管路41或液注入管路42的一端側， 並非一定要連接至前述過冷卻器熱交換器6的上游側，亦可連接至其下游側。

17為回油管路，用來將在前述油分離器2分離的油送回前述壓縮機1吸入側的冷媒配管，在該回油管路17設有減壓手段10。作為該減壓手段10，係使用開關閥與毛細管等當中的減壓器組合而成之物等。

此外，在前述壓縮機1吸入側的冷媒配管，設有吸入壓力感測器14，在前述壓縮機1吐出側的冷媒配管，設有吐出氣體溫度感測器15與吐出壓力感測器19。藉由前述吐出氣體溫度感測器15檢測來自壓縮機的吐出氣體溫度，以便檢測壓縮機1的溫度。此外，依據前述吐出氣體溫度感測器15與吐出壓力感測器19的檢測值，能求出過熱度。又，本實施例中，在前述過冷卻熱交換器6下游側的冷媒配管，設有液溫度感測器18，檢測在前述過冷卻熱交換器6冷卻之液冷媒的溫度。

這些感測器14，15，18，19的訊號會輸入至控制器(控制手段)16，依據這些輸入的訊號等，前述控制器16會構成為，控制前述壓縮機、前述液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11、前述液注入管路42的減壓手段9、及回油管路17的減壓手段10等。

前述吸入壓力感測器14，係設置用來檢測前述主管路的負載(低壓機器III之負載)，其檢測壓縮機1吸入側的壓力。

接下來，利用圖1及圖2，說明前述主管路之基本動 作。另，圖2為圖1冷凍裝置之莫利爾線圖。

吸入壓縮機1的氣體冷媒，會在壓縮機1被壓縮，成為高溫、高壓的氣體冷媒而吐出。吐出的氣體冷媒，經過油分離器2，在冷凝器3與屋外空氣(外氣)進行熱交換而放熱，藉此被凝結而流入受液器4貯存。貯存在受液器4的液冷媒，會被引導至過冷卻器5，並在此處再次與屋外空氣進行熱交換而被過冷卻。

當液冷媒冷卻管路41或液注入管路42中沒有冷媒流通的情形下，在過冷卻器5過冷卻的液冷媒，其全量會被引導至過冷卻熱交換器6的第1流道6a。此外，當前述流量控制閥11開啟，液冷媒的一部分從主管路分歧，冷媒流往第2流道6b側(液冷媒冷卻管路41側)的情形下，在前述液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11被減壓而溫度降低之冷媒，會與在前述第1流道6a流通之液冷媒進行熱交換，在第1流道6a流通之液冷媒會進一步被過冷卻。從該第1流道6a流出的液冷媒，會藉由低壓機器III的減壓機構7而減壓，成為氣液混合冷媒。該氣液混合冷媒，會在蒸發器8從周圍的被冷卻物吸熱(將被冷卻物冷卻)而蒸發，成為低溫、低壓的氣體冷媒，並再度被吸入前述壓縮機1。

在此，利用圖2，說明前述液注入管路42沒有冷媒流通之狀態以及有冷媒流通之狀態下，冷凍循環的莫利爾線圖。該圖2中，前述液冷媒冷卻管路41沒有冷媒流通之狀態下的莫利爾線圖如實線61所示，前述液冷媒冷卻管 路41有冷媒流通之狀態下的莫利爾線圖如虛線62所示。

接下來，參照圖1及圖2，說明液冷媒冷卻管路41之基本動作。

當低壓機器III發生冷卻負載變動時，對壓縮機1的吸入壓力會產生變動，故藉由吸入壓力感測器14來檢測該壓力變動，該檢測出之吸入壓力值會輸入至控制器16。控制器16會因應檢測出之吸入壓力值，控制前述液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11，調整冷凍能力，以對應低壓機器III的冷卻溫度(設定溫度)，成為決定之吸入壓力值。

舉例來說，當在前述吸入壓力感測器14檢測出之吸入壓力值，比所設定的吸入壓力值還大時，前述控制器16會使液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11朝增大開度的方向動作。如此一來，在空氣過冷卻熱交換器3被過冷卻而流通於主管路的液冷媒的一部分，會分流至前述第2流道6b側而流向前述液冷媒冷卻管路41側。該分流之液冷媒，會在液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11被減壓，與流通於前述第1流道6a之主管路的液冷媒進行熱交換而吸熱，將流通於第1流道6a的液冷媒進一步過冷卻而本身則蒸發，之後注入設於前述壓縮機1的中壓部之注入口。

像這樣，在主管路流通之液冷媒會進一步被過冷卻而流向低壓機器III側，故冷卻能力會增大，能使前述低壓機器III的溫度降低。是故，在前述吸入壓力感測器14檢 測出之吸入壓力值也會降低，而能夠逐漸趨近所設定的吸入壓力值。另，本實施例中，由於具備前述液溫度感測器18，故若前述控制器16還擷取從液溫度感測器18得到之液冷媒溫度，來控制前述流量控制閥11的開度，便能更迅速地將前述流量控制閥11控制成適當的開度。

利用圖2所示莫利爾線圖，詳細說明其作用。圖2中，當關閉前述液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11時，會如同一般未設有液冷媒冷卻管路41的冷凍裝置般動作，故其莫利爾線圖會成為圖2實線61所示之線，其焓差(Enthalpy Change)以△q1表示。相對於此，當前述液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11開啟，該液冷媒冷卻管路41會動作，主管路的莫利爾線圖便如圖2虛線62所示，能使莫利爾線圖朝低焓側擴大，能使其焓差如△q2所示般變大。

從此圖2可知，使前述液冷媒冷卻管路41動作，將在主管路流通之液冷媒的過冷卻度如調整範圍A所示般調整，藉此，能使冷凍機單元II的冷凍能力(焓差)增大。亦即，冷凍能力係以冷媒循環量與焓差的乘值來表示，若在低壓機器III流通之冷媒循環量相同，則相較於液冷媒冷卻管路41未動作之狀態的焓差△q1，液冷媒冷卻管路41有動作之狀態的焓差△q2會變得較大，故冷凍能力會增大。

前述控制器16係構成為，因應在前述吸入壓力感測器14偵測之吸入壓力值(換言之，因應冷凍裝置的負載 變動)，來控制液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11的開度。控制液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11的開度，將在液冷媒冷卻管路41流通之冷媒予以減壓，同時變化其冷媒量，藉此，能夠變化前述冷凍機單元II的冷凍能力。

亦即，若控制以使液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11的開度增大，便能使流通於該液冷媒冷卻管路41之冷媒量增大，使流通於主管路(第1流道6a側)之液冷媒的過冷卻量增大，而能增大冷凍能力。反之，若控制以使前述液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11的開度減小，便能使流通於該液冷媒冷卻管路41之冷媒量減低，流通於主管路之液冷媒的過冷卻量會減小，故能降低冷凍能力。

像這樣，藉由使液冷媒冷卻管路41動作，如圖2莫利爾線圖的虛線62所示，能使液冷媒的過冷卻度增加而能增大冷凍能力，且低溫的冷媒會注入壓縮機1的中壓部，故亦能使從壓縮機1吐出之吐出冷媒氣體的溫度變低。

亦即，藉由控制液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11，能夠變化供應至低壓機器III的液冷媒的過冷卻度，如此便能控制冷凍能力而無需改變對低壓機器III側的冷媒循環量，且即使低壓機器III的冷卻負載較小時，仍能防止對前述壓縮機1的回油量減低。

接下來依據圖1，說明液注入管路42之基本動作。本實施例中，係具備吐出氣體溫度感測器15，依據吐出氣體溫度感測器15的檢測溫度值，前述控制器16會控制設於 液注入管路42之減壓手段(若使用電子膨脹閥的情形下，亦為流量控制手段)9。當開啟前述減壓手段9，來自空氣過冷卻熱交換器5而流通於主管路的液冷媒的一部分，會分流至前述液注入管路42。該分流而流通於液注入管路42的液冷媒，會在前述減壓手段9被減壓後，注入設於前述壓縮機1的中壓部之注入口。

前述減壓手段9，係當前述吐出氣體溫度感測器15的檢測溫度值成為設定溫度以上時，便受到前述控制器16控制而開啟，而當前述檢測溫度值比設定溫度還低時，便受到控制而關閉。像這樣，藉由使液注入管路42動作，能冷卻壓縮機1並防止其溫度上昇，故能謀求可靠性之提升。

接下來，藉由圖3及圖4，說明基於前述吸入壓力感測器14之控制，以及該控制所造成的冷凍能力變化。圖3為圖1所示冷凍裝置I之控制動作說明流程圖，圖4為基於圖3控制動作之冷凍能力變化一例之說明線圖。

圖3中，16為圖1所示之控制器，以圖3流程圖說明該控制器16中的動作。在前述控制器16，係隨時擷取來自圖1所示吸入壓力感測器14的檢測壓力值Ps，以作為低壓機器III的冷卻負載變動(步驟S1)。另一方面，設定與低壓機器III的冷卻溫度(設定溫度)對應之設定吸入壓力值範圍(以下亦略稱為設定壓力範圍)(步驟S2)。

當低壓機器III發生負載變動時，前述吸入壓力感測 器14的檢測壓力值Ps會變動，故比較該檢測壓力值Ps與前述設定壓力範圍(步驟S3)。

由該比較結果，判定檢測壓力值Ps是否變得比設定壓力範圍還高，當判定檢測壓力值Ps比設定壓力範圍還高時，便料想是需要增加冷凍能力之情形，故移至下一步驟S4，首先判定冷媒循環量是否為最大(Max)(步驟S4)。冷媒循環量是否為最大，可由壓縮機的轉數是否最大來判定。

該步驟S4中，當判定冷媒循環量並非為最大時，會判定液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11的開度(液冷媒冷卻管路的流量)是否為最大(步驟S5)。該步驟S5中，當判定液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11開度並非為最大時，會移至步驟S6，使流量控制閥(電子膨脹閥)11的開度增加(UP)，藉此使冷凍機單元II的冷凍能力增加(UP)。

藉由該步驟S6中流量控制閥11之控制，如圖4所示，能夠在陰影線所示之液冷媒冷卻管路41的冷凍能力控制區域B的範圍內，調整冷凍機單元II的冷凍能力。舉例來說，當圖4所示冷媒循環量為50%時，可將冷凍能力調整在40%(流量控制閥11全閉狀態)至50%(流量控制閥11全開狀態)的範圍內。

前述步驟S5中，當判定液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11開度為最大時，會移至圖3之步驟S7，使壓縮機1的轉數增加(運轉容積增加)，使冷媒循環量增大 (UP)，藉此使冷凍能力增大(UP)。亦即，依據吸入壓力感測器14的檢測壓力值Ps，增大壓縮機1的轉數，以換流器控制前述壓縮機1，以使冷媒循環量增大。藉由該壓縮機1之轉數控制(容積控制)，如圖4中實線63所示，將冷媒循環量控制在50%~100%的範圍內，藉此能夠將冷凍能力調整在40%~80%的範圍內。

前述步驟S4中，當判定冷媒循環量為最大時，便無法指望以壓縮機運轉容積控制來增大冷凍能力，故會移至步驟S8，判定液冷媒冷卻管路41的流量是否為最大(Max)。所謂該液冷媒冷卻管路41的流量，係指在過冷卻熱交換器6的第2流道6b流通之冷媒量，該冷媒量是由液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11的開度所決定。是故，藉由判定液冷媒冷卻管路41的流量控制閥11是否為最大開度，便能判定液冷媒冷卻管路流量是否為最大。

該步驟S8中，當判定液冷媒冷卻管路41的流量並非為最大時，會移至步驟S9，使液冷媒冷卻管路41的流量控制閥(電子膨脹閥)11的開度增大(UP)，將該液冷媒冷卻管路41的流量增大，使冷凍能力增大(UP)。藉由這樣的液冷媒冷卻管路41之流量控制，如圖4中液冷媒冷卻管路41的冷凍能力控制區域B所示，在冷媒循環量為100%的狀態下，可將冷凍能力調整在80%~100%的範圍內。

前述步驟S8中，當判定液冷媒冷卻管路41的流量為最大時，則冷凍能力為最大之狀態，故維持其運轉狀態 (步驟S10)。

前述步驟S3中，當檢測壓力值Ps並未比設定壓力範圍還高時，會移至步驟S11，判定檢測壓力值Ps是否比設定壓力範圍還低。步驟S11中，當判定檢測壓力值Ps比設定壓力範圍還低時，便需要減低冷凍能力，故會移至步驟S12，首先判定液冷媒冷卻管路41的流量是否為最少(Min)。該判定中，當判定液冷媒冷卻管路41的流量並非為最少時，會移至步驟S13，依據檢測壓力值Ps，控制以使前述流量控制閥(電子膨脹閥)11的開度減小(Down)，使在液冷媒冷卻管路41流通之液冷媒量減少。如此一來，會使流通於主管路之液冷媒的過冷卻度減少，而能將冷凍能力減低(Down)，使對壓縮機1的吸入壓力值上昇，而可進入設定壓力範圍內。

前述步驟S12中，當判定液冷媒冷卻管路41的流量為最小(流量控制閥11的開度為最小)時，會移至下一步驟S14，依據檢測壓力值Ps，以換流器控制前述壓縮機1，以減低壓縮機1的轉數(容積)，使冷媒循環量減低。如此一來，流通於主管路之冷媒循環量會減低，故可控制以使冷凍能力減低，使對壓縮機1的吸入壓力值上昇，進入設定壓力範圍內。

前述步驟S11中，當判定檢測壓力值Ps並未比設定壓力範圍還低時，便能判斷檢測壓力值Ps在設定壓力範圍內，故維持其運轉狀態(步驟S15)。

習知之冷凍裝置中不具備前述液冷媒冷卻管路41，不 在過冷卻熱交換器6進行過冷卻，會如圖4中實線63所示「無過冷卻度控制」之特性般，當壓縮機1之容積控制對於冷媒循環量的控制範圍為50%~100%時，其對於冷凍能力的控制範圍係為40%~80%。

相對於此，按照上述本實施例之冷凍裝置，係構成為，設置液冷媒冷卻管路41，藉由控制通過它的液冷媒量，而能夠進行在過冷卻熱交換器6的過冷卻度控制。是故，即使壓縮機1之容積控制對於冷媒循環量的控制範圍如同上述習知般為50%~100%，也能使冷凍能力的控制範圍，除圖4中實線63所示之特性外，更增加至虛線64所示「有過冷卻度控制」之特性範圍，故能大幅擴大成40%~100%。其結果，能夠將低壓機器III所冷卻之食品等被冷卻物精確地冷卻，故能避免冷卻不足而能謀求鮮度維持，亦可防止過度冷卻。

此外，按照本實施例，比起基於對壓縮機的吸入壓力來控制冷凍能力，係優先進行流通於液冷媒冷卻管路41之液冷媒量控制，故可進一步減低壓縮機的轉數(容積)來運轉。其結果，能謀求壓縮機的可靠性提升，且亦可謀求節能，亦可謀求冷凍裝置的COP提升。

亦即，前述液冷媒冷卻管路41的冷凍能力控制，在前述低壓機器III的任何蒸發溫度下皆可使用，故能使冷凍能力的可變範圍發揮至最大限度，藉由儘可能降低壓縮機轉數來進行運轉，可進行COP更加提升之運轉。

又，由於將來自液冷媒冷卻管路41的低溫冷媒氣體 注入壓縮機的中壓部，故亦可冷卻壓縮機，能夠抑制其溫度上昇。

如以上說明般，按照本實施例，在相同冷媒循環量下，可使冷凍能力增大，故能進一步減低壓縮機轉數(容積)，可達成轉數變動少的穩定運轉。結果，其效果是可得到能謀求壓縮機的可靠性提升，且亦可謀求節能之冷凍裝置。

亦即，本實施例中，可得到之效果為，即使冷凍循環的負載變動，也能使壓縮裝置(壓縮機)的運轉容積變動減小而穩定化，同時能得到必要的冷凍能力，故能減少壓縮裝置的負擔，謀求其可靠性提升，且亦能抑制壓縮裝置的驅動電流上昇以謀求節能。

1‧‧‧壓縮機(壓縮裝置)

2‧‧‧油分離器

3‧‧‧冷凝器

4‧‧‧受液器

5‧‧‧空氣過冷卻熱交換器

6‧‧‧過冷卻熱交換器

6a‧‧‧第1流道

6b‧‧‧第2流道

7‧‧‧減壓機構

8‧‧‧蒸發器

9，10‧‧‧減壓手段

11‧‧‧流量控制閥(流量控制手段)

14‧‧‧吸入壓力感測器

15‧‧‧吐出氣體溫度感測器

16‧‧‧控制器

17‧‧‧回油管路

18‧‧‧液溫度感測器

19‧‧‧吐出壓力感測器

41‧‧‧液冷媒冷卻管路

42‧‧‧液注入管路

60‧‧‧冷卻風扇

I‧‧‧冷凍裝置

II‧‧‧冷凍機單元

III‧‧‧低壓機器

A‧‧‧過冷卻度的調整範圍

B‧‧‧液冷媒冷卻管路的冷凍能力控制區域

〔圖1〕本發明冷凍裝置實施例1之冷凍循環構成示意圖。

〔圖2〕圖1冷凍裝置之莫利爾線圖(Mollier Diagram)。

〔圖3〕圖1所示冷凍裝置I之控制動作說明流程圖。

〔圖4〕基於圖3控制動作之冷凍能力變化一例之說明線圖。

1‧‧‧壓縮機(壓縮裝置)

2‧‧‧油分離器

3‧‧‧冷凝器

4‧‧‧受液器

5‧‧‧空氣過冷卻熱交換器

6‧‧‧過冷卻熱交換器

6a‧‧‧第1流道

6b‧‧‧第2流道

7‧‧‧減壓機構

8‧‧‧蒸發器

9，10‧‧‧減壓手段

11‧‧‧流量控制閥(流量控制手段)

14‧‧‧吸入壓力感測器

15‧‧‧吐出氣體溫度感測器

16‧‧‧控制器

17‧‧‧回油管路

18‧‧‧液溫度感測器

19‧‧‧吐出壓力感測器

41‧‧‧液冷媒冷卻管路

42‧‧‧液注入管路

60‧‧‧冷卻風扇

I‧‧‧冷凍裝置

II‧‧‧冷凍機單元

III‧‧‧低壓機器

Claims (12)

1. 一種冷凍裝置，具備冷凍循環，該冷凍循環是以冷媒配管依序連接下述而構成：壓縮裝置，可控制容積；及冷凝器，使在該壓縮裝置壓縮之高壓冷媒凝結；及減壓機構，將在該冷凝器凝結之高壓冷媒減壓；及蒸發器，使在該減壓機構減壓之低壓冷媒蒸發；該冷凍裝置，其特徵為，具備：液冷媒冷卻管路，藉由將在前述冷凍循環的主管路循環之高壓液冷媒的一部分抽出並予減壓而成之減壓冷媒，將流通於前述主管路之液冷媒予以過冷卻，且將使主管路的液冷媒冷卻後的前述減壓冷媒注入壓縮機的中壓部；流量控制手段，用來控制流通於前述液冷媒冷卻管路之液冷媒的流量並予減壓；及控制器，因應前述主管路的負載變動，控制前述流量控制手段。
2. 如申請專利範圍第1項之冷凍裝置，其中，前述控制器，當因應前述主管路的負載變動而控制前述流量控制手段以控制冷凍能力之後，若還需要以前述壓縮裝置之容積控制來進行冷凍能力之控制的情形下，係進行壓縮機之容積控制。
3. 如申請專利範圍第2項之冷凍裝置，其中，前述可控制容積之壓縮裝置，至少具備一台可控制轉數之壓縮機。
4. 如申請專利範圍第3項之冷凍裝置，其中，具備 吸入壓力感測器，其偵測對前述壓縮裝置的吸入壓力以檢測前述主管路的負載變動；前述控制器，當因應前述吸入壓力感測器所檢測之吸入壓力值而控制前述流量控制手段以控制冷凍能力之後，若還需要以前述壓縮裝置之容積控制來進行冷凍能力之控制的情形下，係進行可控制轉數之前述壓縮機的轉數控制。
5. 如申請專利範圍第4項之冷凍裝置，其中，在前述冷凝器與前述減壓機構之間的主管路，係具備過冷卻熱交換器，且構成為，藉由流通於前述液冷媒冷卻管路之經減壓的冷媒，來將流通於該過冷卻熱交換器之主管路的液冷媒予以過冷卻。
6. 如申請專利範圍第2項之冷凍裝置，其中，前述流量控制手段為電子膨脹閥。
7. 如申請專利範圍第1項之冷凍裝置，其中，更具備液注入管路，其將在前述冷凍循環的主管路循環之高壓液冷媒的一部分抽出且以減壓手段減壓而成之減壓冷媒，注入壓縮機的中壓部；依據從前述壓縮機1吐出之吐出氣體溫度或吐出氣體的過熱度，設於液注入管路之前述減壓手段受到控制。
8. 如申請專利範圍第5項之冷凍裝置，其中，在前述過冷卻熱交換器的出口側具備液溫度感測器，前述控制器係構成為，還會擷取從該液溫度感測器得到之液冷媒溫度，以控制前述流量控制手段的開度。
9. 如申請專利範圍第2項之冷凍裝置，其中，前述 可控制容積之壓縮裝置，係為下述其中一者：組合複數台固定容積型壓縮機，並藉由台數控制來做成可控制容積之壓縮裝置；或是將可變容積式壓縮機與固定容積型壓縮機組合，來做成可控制容積之壓縮裝置。
10. 如申請專利範圍第5項之冷凍裝置，其中，在前述冷凝器的下游設置受液器，且具備空氣過冷卻熱交換器，將來自該受液器的液冷媒進一步以外界空氣予以過冷卻；在該空氣過冷卻熱交換器的下游側，具備前述過冷卻熱交換器。
11. 如申請專利範圍第1項之冷凍裝置，其中，在前述壓縮裝置與前述冷凝器之間設置油分離器，且具備回油管路，用來將該油分離器內的油送回前述壓縮裝置的吸入側，在該回油管路設有減壓手段。
12. 一種冷凍機單元，具備：壓縮裝置，可控制容積；及冷凝器，使在該壓縮裝置壓縮之高壓冷媒凝結；其與低壓機器連接以便可構成冷凍循環，該低壓機器具備：減壓機構，用來將在前述冷凝器凝結之高壓冷媒減壓；及蒸發器，使在該減壓機構減壓之低壓冷媒蒸發；該冷凍機單元，其特徵為，具備：液冷媒冷卻管路，藉由從作為前述冷凍循環的主管路之冷媒配管中抽出高壓液冷媒的一部分並予減壓而成之減壓冷媒，將流通於前述主管路之液冷媒予以過冷卻，且將使主管路的液冷媒冷卻後的前述減壓冷媒注入壓縮機的中壓部； 流量控制手段，用來控制流通於前述液冷媒冷卻管路之液冷媒的流量並予減壓；及控制器，檢測前述主管路的負載變動，控制前述流量控制手段。