JP4052839B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
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(リキッド)を圧縮機のシリンダ部に供給し、リキッド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4に示す構成の冷凍装置が従来周知である。
【0003】
図4において、インジェクション用のリキッドは、図中の矢印X1、X2で示されるように流れ、受液器8よりインジェクション用冷媒取出管13A・13Bで取り出されたのち、夫々のインジェクション用冷媒取出管13A・13Bの途中に介在されたリキッドインジェクション制御弁15A・15Bを通過し、キャピラリイ(減圧機構)14A・14B介して、各圧縮機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3A・3Bの過熱を防止する。なお、リキッド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】
このため、各圧縮機3A・3Bに対してリキッドインジェクション制御弁15A・15Bが専用に取り付けてある。そして、各圧縮機3A・3Bの温度上昇(運転状況)に応じて、夫々のリキッドインジェクション制御弁15A・15Bを制御しているため、リキッドインジェクション制御弁15A・15Bの制御回数が非常に多く、また、各圧縮機3A・3B夫々の過熱を防止するため、リキッドの量を多くしなければならないなどリキッドインジェクション制御弁の耐久性や、リキッドの量などに問題があった。
【0005】
本発明は、上述のような従来の問題点を解消したものであり、リキッドインジェクション制御弁の耐久性を向上させ、リキッドの量を段階的に調整することによりリキッドの総量を減らしてコストを下げた冷凍装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、第1及び第2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、前記受液器から各圧縮機へ液冷媒を供給する主リキッド減圧機構を備えた第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管を設け、これら第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管の夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁を介在した冷凍装置において、前記リキッドインジェクション制御弁の下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管を互いに連通するように接続した補助インジェクション管を設け、この補助インジェクション管には補助リキッド減圧機構を設けたことを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の冷凍装置において、前記補助インジェクション管に設けられた補助リキッド減圧機構は、前記インジェクション用冷媒取出管に備えられた主リキッド減圧機構よりも流路抵抗が大きいことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の冷凍装置の構成を説明した説明図、図2は本発明と従来のリキッドインジェクション制御弁の制御回数を比較したグラフ、図3は本発明と従来の同じ時間内において必要リキッド量を比較したグラフである。なお、図1において、図4の従来例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【0010】
2つの気液分離器1A・1Bを経由した後で冷媒は、冷媒管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に流入して凝縮しリキッドとなる。
【0011】
凝縮器6で凝縮したリキッドは、冷媒管7により連通している受液器8に流入する。受液器8の受液部8Cに溜ったリキッドは、開口端が設けられた負荷側冷媒管9を介して取り出されたのち、閉鎖弁10・フィルタドライヤ11・サイトグラス12を通り、減圧器(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1A・1Bに還流する。
【0012】
ここで、圧縮機3A・3Bを冷却するためのインジェクション用のリキッドは、受液部8Cから前記負荷側冷媒管9の開口端より下方に開口端を有する主インジェクション管13を介して取り出される。そして、この主インジェクション管13は途中で第1及び第2のインジェクション管13A・13Bに分岐し、分岐したこれら第1及び第2のインジェクション管13A・13Bは、夫々の途中にリキッドの流量を制御するリキッドインジェクション制御弁15A・15Bを備え、その下流にリキッドの圧力を減圧させる夫々の主リキッドキャピラリイ(主リキッド減圧機構)14A・14Bを介在し、各圧縮機3A・3Bの中間圧力室にリキッドを適宜供給できるように接続されている。
【0013】
さらにまた、リキッドインジェクション制御弁15A・15Bの下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管13A・13Bを互いに連通するように補助インジェクション管30を設け、この補助インジェクション管30には補助リキッドキャピラリイ(補助リキッド減圧機構)30Aが設けられている。
【0014】
そして、前記補助リキッドキャピラリイ30Aの流路抵抗は、主リキッドキャピラリイ14A・14Bの流路抵抗よりも大きくなるように構成されている。
【0015】
なお、リキッドインジェクション制御弁15A・15Bは、図4に示した従来例と同様、各圧縮機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、例えば冷媒管に取り付けた感温筒16A・16Bなどが検出する冷媒過熱度が大きく(例えば95℃)なると開度が全開となり、冷媒過熱度が小さく(例えば70℃)なると開度が全閉となるように比例制御するように構成されている。
【0016】
図中、17A・17Bは、各圧縮機3A・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、対応する各圧縮機3A・3Bの冷凍機油レベル低下時に開放し、油分離器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3A・3Bに適宜供給して、各圧縮機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。
【0017】
一方、19A・19Bは圧力スイッチ、20A・20Bは低圧ゲージ、21は高圧ゲージ、矢印X0・X1・X2・X3はリキッドの流れを示すものである。
【0018】
上述のように構成された冷凍装置において、各圧縮機3A・3Bの過熱の防止について詳細に説明すると、夫々の圧縮機3A・3Bが運転状態のとき、圧縮機の固体差などにより、例えば、第1圧縮機3Aの吐出温度が約95℃に上昇すると、感温筒16Aが第1圧縮機3Aの過熱を検知し、その信号をコントローラ(図示せず)に送信し、コントローラからの指示でリキッドインジェクション制御弁15Aを比例制御で全開させ、図中の矢印X0に示すようにリキッドが流れる。このとき、他の第2圧縮機3Bの吐出温度も90℃前後となっている。
【0019】
そして、感温筒16Aの信号によりリキッドインジェクション制御弁15Aが全開になっているので、リキッドは図中矢印X1で示すように主リキッドキャピラリイ14Aを通り第1圧縮機3Aの中間圧力室に吹き出し、第1圧縮機3Aの過熱を防止すると共に、図中矢印X2で示すように補助インジェクション管30に備えられている補助リキッドキャピラリイ30A内を通過して、主リキッドキャピラリイ14Bを通り第2圧縮機3Bの中間圧力室に吹き出し、第2圧縮機3Bの過熱も同時に防止する。
【0020】
このとき、補助リキッドキャピラリイ30Aの流路抵抗が、主リキッドキャピラリイ14Aの流路抵抗よりも大きいので、第2圧縮機3Bに吹き出すリキッドは少量となる。しかし、少量のリキッドでも第2圧縮機3Bの温度上昇が押えられる範囲内であれば、リキッドインジェクション制御弁15Bが開放する必要がなくなる。
【0021】
さらに第2圧縮機3Bの温度が上昇して、例えば、第2圧縮機3Bの吐出温度が約95℃に上昇すると、感温筒16Bの信号によりリキッドインジェクション制御弁15Bが比例制御で開放されるので、図中の矢印X3に示すようにリキッドが流れ、第2圧縮機3Bに吹き出すリキッドの量を増すことができ、第2圧縮機3Bの過熱を防止することができる。このように、第1及び第2のリキッドインジェクション制御弁15A・15Bを夫々制御することで各圧縮機3A・3Bに吹き出すリキッドの量を段階的に調整することが可能である。
【0022】
すなわち、第1及び第2の圧縮機3A・3Bが、凝縮器6・受液器8・減圧器(図示せず)・蒸発器(図示せず)などを順次接続する冷媒管に接続されると共に、前記受液器8から各圧縮機3A・3Bへ夫々液冷媒を供給する主リキッド減圧機構14A・14Bを備えた第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管13A・13Bを設け、これら第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管13A・13Bの夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁15A・15Bを介在した冷凍装置において、リキッドインジェクション制御弁15A・15Bの下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管13A・13Bを互いに連通するように接続した補助インジェクション管30を設け、この補助インジェクション管30には補助リキッド減圧機構30Aを設けた構成なので、感温筒16Aの信号によりリキッドインジェクション制御弁15Aが開放されたとき、リキッドは主リキッドキャピラリイ14Aを通り第1圧縮機3Aの中間圧力室に吹き出し、第1圧縮機3Aの過熱を防止すると共に、補助インジェクション管30に備えられている補助キャピラリイ30A内を通過して、主リキッドキャピラリイ14Bを通り他の第2圧縮機3Bの中間圧力室に吹き出し、第2圧縮機3Bの過熱も防止することができる。
【0023】
また、補助インジェクション管30に設けられた補助リキッドキャピラリイ30Aは、第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管13A・13Bの主リキッドキャピラリイ14A・14Bよりも流路抵抗が大きいので、最初に開放したリキッドインジェクション制御弁(上述の説明では15A)をメインの制御弁とし、他を補助の制御弁(上述の説明では15B)とするので、補助となったリキッドインジェクション制御弁(上述の説明では15B)の制御回数は従来の約2/3〜1/2にすることができ、このため、補助となったリキッドインジェクション制御弁(上述の説明では15B)の耐久性が飛躍的に向上するとともに(図2参照)、リキッドの総量も減らすこと(図3参照)が可能である。
【0024】
以上、本発明について説明したが、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、性能の違う圧縮機を使用して構成することなども可能である。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第1及び第2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、前記受液器から各圧縮機へ液冷媒を供給する第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管を設け、これら第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管の夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁を介在した冷凍装置において、前記リキッドインジェクション制御弁の下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管を互いに連通するように接続した補助インジェクション管を設けた構成なので、リキッドは、第1圧縮機の吐出側に設けられた感温筒の信号により開放されたリキッドインジェクション制御弁の制御で流量を制御され、第1圧縮機の過熱を防止すると共に、補助インジェクション管に備えられている補助キャピラリイ内を通過して、主リキッドキャピラリイを通り第2圧縮機の過熱も防止することができる。
【0026】
また、前記補助インジェクション管に設けられた補助リキッドキャピラリイは、各インジェクション用冷媒取出管に備えられている各主リキッドキャピラリイよりも流路抵抗が大きいので、最初に開放したリキッドインジェクション制御弁をメインの制御弁としてリキッドの流量を制御し、他を補助の制御弁としてリキッドの流量を制御するので、補助となったリキッドインジェクション制御弁の制御回数は従来の約2/3〜1/2にすることができ、このため、補助となったリキッドインジェクション制御弁の耐久性を飛躍的に向上すると共に、リキッドの総量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1を示す冷凍装置の構成説明図である。
【図2】本発明と従来例の圧縮機の吐出温度によるリキッドインジェクション制御弁の制御回数を比較したグラフである。
【図3】本発明と従来例の圧縮機の必要リキッド量を比較したグラフである。
【図4】従来例を示す冷凍装置の構成説明図である。
【符号の説明】
2A・2B 冷媒管
3A・3B 圧縮機
6 凝縮器
7 冷媒管
8 受液器
8C 受液部
13A・13B インジェクション用冷媒取出管
14A・14B 主リキッドキャピラリイ(主リキッド減圧機構)
15A・15B リキッドインジェクション制御弁
16A・16B 感温筒
30 補助インジェクション管
30A 補助リキッドキャピラリイ(補助リキッド減圧機構)
Claims (2)
- 第1及び第2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、前記受液器から各圧縮機へ液冷媒を供給する主リキッド減圧機構を備えた第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管を設け、これら第1及び第2のインジェクション用冷媒取出管の夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁を介在した冷凍装置において、
前記リキッドインジェクション制御弁の下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管を互いに連通するように接続した補助インジェクション管を設け、この補助インジェクション管には補助リキッド減圧機構を設けたことを特徴とする冷凍装置。 - 前記補助インジェクション管に設けられた補助リキッド減圧機構は、前記インジェクション用冷媒取出管に備えられた主リキッド減圧機構よりも流路抵抗が大きいことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。
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