WO2017199382A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2017199382A1
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refrigerant
heat exchanger
liquid refrigerant
temperature
injection
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Inventor
恭平 沖
健一 秦
悠介 有井
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus including a supercooling heat exchanger that supercools refrigerant condensed by a condenser.
  • a supercooling heat exchanger as a supercooling means is provided between a condenser and an expansion valve of a refrigerant circuit, and the refrigerant on the high pressure side of the supercooling heat exchanger is replaced with a supercooling heat exchanger.
  • the refrigerant is supercooled by exchanging heat with the low-pressure side refrigerant to improve the refrigeration efficiency.
  • the discharge temperature of the compressor may become too high depending on the operating conditions. In this case, there is a risk of deterioration of the refrigerant and oil, seizure of the compressor bearing, and damage.
  • the liquid refrigerant supercooled by the supercooling heat exchanger flows into the liquid refrigerant pipe connecting the supercooling heat exchanger and the expansion valve. At this time, if the amount of supercooling added in the supercooling heat exchanger is large, the temperature of the liquid refrigerant pipe is lower than the ambient air temperature, and condensation tends to occur on the pipe surface.
  • the liquid refrigerant pipe is an extension pipe that connects the heat source unit and the load unit, and is often placed behind the ceiling. For this reason, if dew condensation occurs on the surface of the liquid refrigerant pipe, growth of mold and the like, water leakage, etc. occur, causing trouble.
  • a technique for preventing condensation in the liquid refrigerant pipe has been proposed.
  • a cooling device as a supercooling means is provided between the condenser and the expansion valve of the refrigerant circuit, and the cooling or cooling of the cooling device is controlled based on the liquid refrigerant piping temperature and the ambient temperature to cool the liquid refrigerant.
  • a refrigeration apparatus for example, refer to Patent Document 1 that controls the amount.
  • a bypass circuit that provides a supercooling heat exchanger as supercooling means between the condenser and the expansion valve of the refrigerant circuit and bypasses the supercooling heat exchanger
  • a refrigeration apparatus provided with (for example, refer to Patent Document 2).
  • the refrigerant flow rate of the supercooling heat exchanger is adjusted by controlling the flow rate of the bypass circuit based on the liquid refrigerant piping temperature and the ambient temperature, and the cooling amount of the liquid refrigerant is controlled.
  • condensation is prevented by controlling the cooling amount of the liquid refrigerant so that the temperature of the liquid refrigerant flowing into the liquid refrigerant pipe does not fall below the dew point temperature.
  • Patent Documents 1 and 2 the supercooling means is provided between the condenser and the expansion valve, that is, on the high pressure side where the refrigerant flow rate is large.
  • Patent Document 1 although the specific configuration of the cooling device is not clarified, since the cooling device is provided on the high pressure side where the refrigerant flow rate is large, a design that takes pressure into consideration is necessary, and the cost increases.
  • the temperature of the liquid refrigerant subcooled by the supercooling heat exchanger is reduced by controlling the flow rate of the bypass circuit to reduce the amount of refrigerant passing through the supercooling heat exchanger and reducing the supercooling degree.
  • the flow rate control device for controlling the flow rate of the bypass circuit requires a large-diameter flow rate control device such as an electronic expansion valve. There was a problem that the cost would be high.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus capable of preventing condensation of liquid refrigerant piping with an inexpensive configuration.
  • a refrigeration apparatus includes a compressor, a condenser, a high-pressure side passage of a supercooling heat exchanger, a main refrigerant circuit including a main decompression device and an evaporator, and a high-pressure side passage of the supercooling heat exchanger.
  • An injection refrigerant circuit for branching a part of the refrigerant that has passed and injecting into the compressor via the low pressure side flow path of the injection decompression device and the supercooling heat exchanger, and an upstream end portion upstream of the injection decompression device in the injection refrigerant circuit
  • a bypass refrigerant circuit whose downstream end is connected downstream of the supercooling heat exchanger in the injection refrigerant circuit, and a bypass flow rate control device that is provided in the bypass refrigerant circuit and controls the flow rate of the bypass refrigerant circuit.
  • Part of the refrigerant passing through the injection refrigerant circuit is bypassed to the bypass refrigerant circuit to reduce the amount of heat exchange in the supercooling heat exchanger And it is obtained by the increase the temperature of the liquid refrigerant flowing out from the high-pressure side flow path of the subcooling heat exchanger.
  • the bypass refrigerant circuit is provided in the injection refrigerant circuit, the refrigerant flow rate of the bypass refrigerant circuit is controlled by the bypass flow rate control device provided in the bypass refrigerant circuit, and as a result, in the supercooling heat exchanger By reducing the amount of heat exchange, condensation of the liquid refrigerant pipe can be prevented. Since the bypass refrigerant circuit is provided in the injection refrigerant circuit that is branched from the main refrigerant circuit and has a reduced refrigerant flow rate, the bypass flow rate control device has a higher refrigerant flow rate than that provided in the high-pressure side of the main refrigerant circuit. An inexpensive one can be used.
  • FIG. 2 is a Ph diagram illustrating a state transition of a refrigerant in the refrigeration apparatus of FIG. It is a flowchart which shows the flow of the control treatment of the injection decompression device 10 and the bypass flow control device 13 of the refrigeration apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows the various state changes with respect to ambient air temperature of the freezing apparatus of FIG.
  • FIG. 1 is a refrigeration circuit diagram showing a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • This refrigeration apparatus has a heat source side unit 100 and a load side unit 200, which are connected by a gas refrigerant pipe 7 and a liquid refrigerant pipe 8.
  • the heat source side unit 100 includes a compressor 1, a condenser 2, a liquid receiver 3, and a supercooling heat exchanger 4.
  • the load side unit 200 includes a main decompression device 5 and an evaporator 6. Between the heat source side unit 100 and the load side unit 200, the suction side of the compressor 1 and the outlet side of the evaporator 6 are connected by a gas refrigerant pipe 7, and the outlet side of the supercooling heat exchanger 4 and the main decompression unit are connected.
  • the inlet side of the device 5 is connected by a liquid refrigerant pipe 8.
  • This refrigeration apparatus constitutes a main refrigerant circuit A in which refrigerant circulates through a compressor 1, a condenser 2, a receiver 3, a supercooling heat exchanger 4, a main decompression device 5, and an evaporator 6. .
  • the compressor 1 sucks a refrigerant and compresses the refrigerant to a high temperature and high pressure state.
  • the compressor 1 is composed of a positive displacement compressor capable of varying the operating capacity (frequency).
  • a control method for varying the operation capacity for example, there is a method by driving a motor controlled by an inverter.
  • the compressor 1 has an injection port provided in communication with the compression chamber.
  • the compressor 1 has a structure capable of injecting a refrigerant supplied from an injection refrigerant circuit B described later from an injection port into a compression chamber, specifically, for example, an intermediate compression chamber in the middle of compression. .
  • the compressor 1 is only one unit, it is not limited to this, Two or more compressors may be connected in parallel or in series.
  • the condenser 2 exchanges heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 and the air supplied from the condenser air blower 9 as a heat source from the surroundings, and radiates the heat of the refrigerant.
  • the condenser 2 is constituted by, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger constituted by a heat transfer tube and a large number of fins.
  • the condenser air blower 9 is a fan that blows air, and includes a centrifugal fan, a multiblade fan, and the like driven by a DC motor (not shown), and can adjust the air flow rate. Yes.
  • the liquid receiver 3 is a metal liquid reservoir that stores excess refrigerant liquefied in the main refrigerant circuit A.
  • the main decompression device 5 decompresses and expands the refrigerant.
  • the main decompression device 5 adjusts the flow rate of the refrigerant flowing in the main refrigerant circuit A.
  • the main pressure reducing device 5 may be constituted by an electronic expansion valve capable of variably adjusting the opening of the throttle by a stepping motor (not shown).
  • other types may be used as long as they have a similar function, such as a mechanical expansion valve adopting a diaphragm for the pressure receiving portion, a temperature expansion valve, a capillary tube, or the like. Good.
  • the evaporator 6 exchanges heat between the low-temperature and low-pressure refrigerant decompressed by the main decompression device 5 and the heat exchange medium.
  • the evaporator 6 may be constituted by, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger constituted of a heat transfer tube and a large number of fins.
  • the heat exchange medium is air, and a driving means (not shown) such as a fan is used for the heat exchange medium delivery device.
  • the evaporator 6 is not limited to a fin-and-tube heat exchanger, and may be a plate heat exchanger.
  • a plate type heat exchanger arranges many thin plates at intervals, seals the peripheral portions thereof, and spaces formed between the thin plates are alternately used as a refrigerant flow path and a water flow path.
  • the heat exchange medium is a fluid such as water
  • the heat exchange medium is evaporated using a delivery device (not shown) such as a pump. What is necessary is just to supply to the container 6.
  • the heat exchange medium in the case of using a plate heat exchanger for the evaporator 6 is not limited to water, and may be another fluid as long as it exhibits a similar action.
  • the present invention is not limited to this, and two or more evaporators 6 may be mounted in parallel or in series. It may be. Further, the evaporator 6 may be constituted by a heat pipe heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a double tube heat exchanger, or the like.
  • valve 11 a is provided on the refrigerant outlet side of the gas refrigerant pipe 7, and a valve 11 b is provided on the refrigerant inlet side of the liquid refrigerant pipe 8.
  • These valves 11a and 11b are constituted by valves that can be opened and closed, such as ball valves, open / close valves, and operation valves.
  • the supercooling heat exchanger 4 has a high-pressure side channel and a low-pressure side channel, and performs heat exchange between the refrigerant flowing into the high-pressure side channel and the refrigerant flowing into the low-pressure side channel.
  • the refrigerant that has flowed out of the liquid receiver 3 in the main refrigerant circuit A passes through the high-pressure channel.
  • the refrigerant decompressed by the injection decompression device 10 in the later-described injection refrigerant circuit B passes through the low-pressure side flow path.
  • the supercooling heat exchanger 4 seals, for example, an assembly in which a large number of thin plates are arranged at intervals at the periphery, and spaces formed between the thin plates are alternately used as a refrigerant flow path and a cooled fluid flow path. It is good to comprise with the plate type heat exchanger which becomes.
  • the subcooling heat exchanger 4 is not limited to a plate heat exchanger, and may be another type of heat exchanger as long as it plays a similar role.
  • a part of the refrigerant that has passed through the high-pressure side flow path of the supercooling heat exchanger 4 is branched into the refrigeration apparatus, and the compressor is passed through the injection pressure reducing device 10 and the low-pressure side flow path of the supercooling heat exchanger 4.
  • An injection refrigerant circuit B that leads to one injection port is provided.
  • the injection decompression device 10 decompresses and expands the refrigerant, and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing through the injection refrigerant circuit B.
  • the injection pressure reducing device 10 may be constituted by an electronic expansion valve capable of adjusting the opening of the throttle by a stepping motor (not shown).
  • the electronic expansion valve In addition to the electronic expansion valve, other types may be used as long as they have a similar function, such as a mechanical expansion valve adopting a diaphragm for the pressure receiving portion, a temperature expansion valve, a capillary tube, or the like. Good.
  • the injection refrigerant circuit B a part of the liquid refrigerant that has passed through the high-pressure side flow path of the supercooling heat exchanger 4 is branched, and after being depressurized by the injection pressure reducing device 10, it flows into the low-pressure side flow path of the supercooling heat exchanger 4.
  • the refrigerant After heat exchange with the refrigerant flowing out of the liquid receiver 3 and flowing into the high-pressure channel of the supercooling heat exchanger 4 as it is, the refrigerant is injected from the injection port of the compressor 1 into the compression chamber.
  • the discharge temperature of the compressor 1 may become high.
  • the refrigeration apparatus further includes a bypass refrigerant circuit C that bypasses the injection decompression device 10 and the supercooling heat exchanger 4 in the injection refrigerant circuit B.
  • the bypass refrigerant circuit C has an upstream end connected to the injection refrigerant circuit B upstream of the injection decompression device 10 and a downstream end connected to the subcooling heat exchanger 4 downstream of the injection refrigerant circuit B.
  • the bypass refrigerant circuit C is provided with a bypass flow rate control device 13 that controls the flow rate of the liquid refrigerant passing through the bypass refrigerant circuit C.
  • the bypass flow rate control device 13 controls the flow rate so that the liquid refrigerant temperature T50 at the inlet of the liquid refrigerant pipe 8 is higher than the dew point temperature DP of the ambient air.
  • the bypass flow rate control device 13 may be constituted by a throttle valve having a fixed opening or an electronic expansion valve capable of adjusting the opening of the throttle by a stepping motor (not shown).
  • the opening degree control of the bypass flow rate control device 13 is executed by a measurement control device 30 described later.
  • the bypass flow control device 13 may have a similar function such as a mechanical expansion valve employing a diaphragm for the pressure receiving portion, a temperature expansion valve, a capillary tube, or the like.
  • a mechanical expansion valve employing a diaphragm for the pressure receiving portion
  • a temperature expansion valve employing a capillary tube, or the like.
  • other types may be used.
  • this refrigeration apparatus includes a measurement control apparatus 30.
  • the measurement control device 30 is configured to acquire detection values such as pressure and temperature detected by various detection sensors described later, and operation details instructed by a user of the refrigeration apparatus. And the measurement control apparatus 30 is based on a detected value and the content of operation, the operation method of the compressor 1, the opening degree of the main pressure reduction apparatus 5, the opening degree of the injection pressure reduction apparatus 10, the opening degree of the bypass flow control apparatus 13, and condensation The fan blower amount of the fan blower 9 is controlled.
  • the measurement control device 30 can be configured by hardware such as a circuit device that realizes the function, or can be configured by an arithmetic device such as a microcomputer or a CPU and software executed thereon. .
  • the refrigeration apparatus includes a dew point temperature detection sensor 40, a liquid refrigerant temperature detection sensor 50, and a discharge temperature detection sensor 51.
  • the dew point temperature detection sensor 40 detects the dew point temperature around the liquid refrigerant pipe 8.
  • the liquid refrigerant temperature detection sensor 50 is provided between the outlet of the high-pressure side passage of the supercooling heat exchanger 4 and the valve 11b, and is the temperature of the liquid refrigerant supercooled by the supercooling heat exchanger 4, in other words, the liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant temperature T50 at the inlet of the refrigerant pipe 8 is detected.
  • the discharge temperature detection sensor 51 detects the discharge temperature T51 of the refrigerant discharged from the compressor 1.
  • refrigerant used in the refrigeration apparatus there is no particular limitation on the type of refrigerant used in the refrigeration apparatus, and any refrigerant can be used.
  • a natural refrigerant such as carbon dioxide (CO 2 ), hydrocarbon, or helium may be employed, or a refrigerant that does not contain chlorine, such as an alternative refrigerant such as R407C and R404A, as well as R410A. Good.
  • FIG. 2 is a Ph diagram showing the state transition of the refrigerant in the refrigeration apparatus of FIG.
  • the horizontal axis is enthalpy h [kJ / kg], and the vertical axis is pressure P [MPa].
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point 1-1 shown in FIG. 2) discharged from the compressor 1 reaches the condenser 2, and the refrigerant is condensed and liquefied by the heat exchange action by the ventilation of the condenser blower 9. It becomes a refrigerant.
  • the high-pressure and low-temperature refrigerant that has been condensed and liquefied becomes a saturated liquid state, and a part of the saturated liquid is stored in the receiver 3 (point 1-2 shown in FIG. 2).
  • a part of the refrigerant supercooled by the supercooling heat exchanger 4 is bypassed from the main refrigerant circuit A to the injection refrigerant circuit B.
  • the remaining refrigerant flows through the liquid refrigerant pipe 8, is decompressed by the main decompression device 5, becomes a two-phase refrigerant, and is sent to the evaporator 6 (point 1-4 shown in FIG. 2).
  • the two-phase refrigerant sent to the evaporator 6 is evaporated by a heat exchange action with the heat exchange medium from the outside, and becomes a low-pressure gas refrigerant (point 1-5 shown in FIG. 2).
  • the low-pressure gas refrigerant flows through the gas refrigerant pipe 7 and is sucked into the compressor 1.
  • the refrigerant bypassed from the main refrigerant circuit A to the injection refrigerant circuit B is decompressed to an intermediate pressure by the injection decompression device 10 and becomes a low-temperature two-phase refrigerant (point 1-6 shown in FIG. 2).
  • This two-phase refrigerant flows into the low-pressure side flow path of the supercooling heat exchanger 4 and is exchanged with the high-pressure refrigerant in the high-pressure side flow path by the supercooling heat exchanger 4 and heated (point 1- 1 shown in FIG. 2). 7)
  • the fuel is injected from the injection port of the compressor 1 into the compression chamber.
  • the sucked refrigerant (point 1-5 shown in FIG. 2) is compressed and heated to an intermediate pressure (point 1-8 shown in FIG. 2), and then injected from the injection refrigerant circuit B. It merges with the refrigerant (point 1-7 shown in FIG. 2).
  • the temperature of the refrigerant in the compressor 1 decreases (point 1-9 shown in FIG. 2), and the discharge temperature T51 of the compressor 1 decreases.
  • the refrigerant whose temperature has dropped is compressed again to a high pressure and discharged (point 1-1 shown in FIG. 2).
  • the flow rate of the refrigerant flowing through the injection refrigerant circuit B is adjusted by the injection pressure reducing device 10 so that the discharge temperature T51 of the compressor 1 is lower than the target set value.
  • the injection pressure reducing device 10 is controlled by switching between a preset opening degree and a fully closed position.
  • the injection decompression device 10 is opened to the set opening degree and the refrigerant flows through the injection refrigerant circuit B, the discharge temperature T51 decreases.
  • the injection decompression device 10 is fully closed and the refrigerant is not discharged through the injection refrigerant circuit B.
  • the temperature T51 increases.
  • the liquid refrigerant supercooled by the supercooling heat exchanger 4 is in the state of point 1-3 shown in FIG.
  • the heat exchange in the supercooling heat exchanger 4 includes the enthalpy difference between the point 1-2 state and the point 1-3 state, and the enthalpy between the point 1-6 state and the point 1-7 state. The difference is expressed as equal.
  • the white arrow in FIG. 2 will be described later.
  • the refrigeration apparatus controls the injection decompression apparatus 10 so that the discharge temperature T51 is equal to or lower than the target set value.
  • the following problems may occur during this control. That is, depending on the operating environment, the temperature of the liquid refrigerant in the state of point 1-3 may drop below the dew point temperature DP of the ambient air, and condensation may occur on the surface of the liquid refrigerant pipe 8.
  • control is performed to raise the liquid refrigerant temperature T50 at the inlet of the liquid refrigerant pipe 8 above the dew point temperature DP.
  • the bypass flow rate control device 13 of the bypass refrigerant circuit C is controlled so that the liquid refrigerant temperature T50 detected by the liquid refrigerant temperature detection sensor 50 becomes higher than the dew point temperature DP.
  • bypass flow rate control device 13 is controlled by switching between a preset opening degree and a fully closed state in the same manner as the injection decompression device 10 here.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the control procedure of the injection decompression device 10 and the bypass flow rate control device 13 of the refrigeration apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the measurement control device 30 compares the discharge temperature T51 of the compressor 1 detected by the discharge temperature detection sensor 51 with the target set value, and when the discharge temperature T51 is higher than the target set value (step S1; YES), the injection pressure reduction.
  • the device 10 is opened to the set opening (step S2).
  • the measurement control device 30 fully closes the opening of the injection decompression device 10 (step S3).
  • the refrigerant that has passed through the high-pressure side flow path of the supercooling heat exchanger 4 is opened from the main refrigerant circuit A to the injection refrigerant circuit B by opening the injection decompression device 10. Bypassed. Then, after the pressure is reduced to the intermediate pressure by the injection pressure reducing device 10, the refrigerant in the state 1-7 after being heated by the supercooling heat exchanger 4 and injected is injected into the compressor 1, thereby the discharge temperature T51. Go down.
  • the measurement control device 30 opens the injection decompression device 10 to the set opening and starts injection, and then the liquid refrigerant temperature T50 detected by the liquid refrigerant temperature detection sensor 50 and the dew point temperature DP detected by the dew point temperature detection sensor 40 Compare When the liquid refrigerant temperature T50 is equal to or lower than the dew point temperature DP (step S4; YES), that is, in a situation where condensation occurs on the surface of the liquid refrigerant pipe 8, the measurement control device 30 opens the bypass flow rate control device 13 to the set opening ( Step S5). On the other hand, when the liquid refrigerant temperature T50 is higher than the dew point temperature DP (step S4; NO), the bypass flow rate control device 13 is fully closed (step S6).
  • the liquid refrigerant temperature T50 is maintained at a temperature higher than the dew point temperature DT while keeping the discharge temperature T51 constant at the target set value, and condensation on the surface of the liquid refrigerant pipe 8 is prevented. be able to.
  • FIG. 4 is a diagram showing various state changes with respect to the ambient air temperature of the refrigeration apparatus of FIG.
  • the horizontal axis indicates the ambient air temperature
  • the vertical axis indicates the temperature.
  • the liquid refrigerant temperature T50 of the liquid refrigerant pipe 8 is always lower than the condensation temperature CT, regardless of operating conditions such as ambient air temperature or compressor capacity, It is maintained in a state higher than the dew point temperature DP of the ambient air.
  • the bypass refrigerant circuit C that bypasses the injection decompression device 10 and the supercooling heat exchanger 4 is provided in the injection refrigerant circuit B. Then, a part of the refrigerant passing through the injection refrigerant circuit B is bypassed to the bypass refrigerant circuit C to reduce the amount of heat exchange in the supercooling heat exchanger 4, and the liquid flows out from the high-pressure side flow path of the supercooling heat exchanger 4. It was set as the structure which can raise the temperature of a refrigerant
  • the liquid refrigerant pipe 8 is not subjected to heat insulation. Condensation on the surface of the liquid refrigerant pipe 8 can be prevented.
  • the bypass refrigerant circuit C for preventing condensation on the surface of the liquid refrigerant pipe 8 is provided in the injection refrigerant circuit B that is branched from the main refrigerant circuit A and has a reduced refrigerant flow rate. It was. For this reason, an inexpensive small-diameter refrigerant circuit component such as an electronic expansion valve can be used for the bypass flow rate control device 13, and the cost can be reduced.
  • a bypass is provided so that the liquid refrigerant temperature T50 does not increase if the liquid refrigerant pipe 8 is in a low humidity condition where condensation does not occur, that is, a low dew point temperature condition.
  • the flow control device 13 was closed. For this reason, it is possible to avoid a situation in which the temperature of the liquid refrigerant is increased under the condition that the temperature increase of the liquid refrigerant is not required and the cooling capacity is reduced.
  • the control method of the injection pressure reducing device 10 is not limited to this method.
  • the opening degree of the injection pressure reducing device 10 is adjusted according to the discharge temperature T51 detected by the discharge temperature detection sensor 51. Also good.
  • bypass flow control device 13 similarly, an example in which control is performed by switching between a preset opening degree and a fully closed state has been described, but the control method of the bypass flow control device 13 is not limited to this method.
  • the bypass flow rate control device 13 is configured by an electronic expansion valve whose opening degree can be variably adjusted, the bypass flow rate control is performed according to the liquid refrigerant temperature T50 and the dew point temperature DP detected by the liquid refrigerant temperature detection sensor 50.
  • the opening degree of the device 13 may be adjusted.
  • the opening degree of the bypass flow rate control device 13 is controlled in the opening direction, and when the liquid refrigerant temperature T50 is higher than the dew point temperature DP, it is controlled in the closing direction. Good.
  • an ambient air temperature detection sensor 41 for detecting the air temperature of the ambient air around the liquid refrigerant pipe 8 may be used.
  • the bypass flow rate control device 13 is opened and the air temperature is increased.
  • the bypass flow rate control device 13 is closed.
  • the present invention is not limited to this, and a plurality of load side units 200 may be provided. Moreover, even if each capacity

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Abstract

　冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器の高圧側流路、主減圧装置及び蒸発器を備えた主冷媒回路と、過冷却熱交換器の高圧側流路を通過した冷媒の一部を分岐してインジェクション減圧装置及び過冷却熱交換器の低圧側流路を介して圧縮機にインジェクションするインジェクション冷媒回路と、インジェクション冷媒回路に設けられ、インジェクション減圧装置及び過冷却熱交換器をバイパスするバイパス冷媒回路と、バイパス冷媒回路に設けられ、バイパス冷媒回路の流量を制御するバイパス流量制御装置とを備える。そして、インジェクション冷媒回路を通過する冷媒の一部をバイパス冷媒回路にバイパスして過冷却熱交換器における熱交換量を減らし、過冷却熱交換器の高圧側流路から流出する液冷媒の温度を上昇させる。

Description

冷凍装置
　この発明は、凝縮器によって凝縮された冷媒を過冷却する過冷却熱交換器を備えた冷凍装置に関するものである。
　冷凍サイクルを行う冷凍装置では、冷媒回路の凝縮器と膨張弁との間に過冷却手段としての過冷却熱交換器を設け、過冷却熱交換器の高圧側の冷媒を、過冷却熱交換器の低圧側の冷媒と熱交換して過冷却することで、冷凍効率の向上を図るようにしている。また、冷凍装置では、運転条件によっては圧縮機の吐出温度が高くなりすぎることがあり、この場合、冷媒及び油の劣化や、圧縮機の軸受の焼き付き、損傷の恐れがある。このため、過冷却熱交換器の高圧側から流出した冷媒の一部を減圧した後、過冷却熱交換器の低圧側を通過させ、過冷却熱交換器の高圧側の冷媒と熱交換した後、圧縮機にインジェクションすることで、吐出温度の低下を図るようにしている。
　このような冷凍装置において、過冷却熱交換器で過冷却された液冷媒は、過冷却熱交換器と膨張弁とを接続する液冷媒配管に流入する。この際、過冷却熱交換器における過冷却の付加量が多いと、液冷媒配管の温度が周囲空気温度よりも低下して配管表面に結露が発生しやすくなる。
　冷凍装置が多く利用されるコンビニエンスストア及びスーパーマーケットでは、液冷媒配管が熱源側ユニットと負荷側ユニットとを接続する延長配管であって天井裏などに配置される場合が多い。このため、液冷媒配管の表面に結露が生じると、カビ等の繁殖や水漏れなどが生じ、トラブルの要因となる。
　そこで従来、液冷媒配管の結露を防止する技術が提案されている。例えば、冷媒回路の凝縮器と膨張弁との間に過冷却手段としての冷却装置を設け、液冷媒配管温度と周囲温度とに基づいて冷却装置の運転停止又は減速を制御して液冷媒の冷却量を制御する冷凍装置（例えば、特許文献１参照）がある。
　また、液冷媒配管の結露を防止する他の技術として、冷媒回路の凝縮器と膨張弁との間に過冷却手段としての過冷却熱交換器を設けると共に過冷却熱交換器をバイパスするバイパス回路を設けた冷凍装置がある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、液冷媒配管温度と周囲温度とに基づいてバイパス回路の流量を制御することで過冷却熱交換器の冷媒流量を調整し、液冷媒の冷却量を制御するようにしている。
　これら特許文献１、２では、液冷媒配管に流入する液冷媒の温度が露点温度よりも下がらないように液冷媒の冷却量を制御することで、結露を防止するようにしている。
特開２００７－２２５２６０号公報 特開２０１５－１１１０４７号公報
　特許文献１、２では、過冷却手段を凝縮器と膨張弁との間、つまり冷媒流量の多い高圧側に設けている。特許文献１では、冷却装置の具体的な構成について明らかにされていないものの、冷媒流量の多い高圧側に冷却装置を設けていることから、圧力を考慮した設計が必要となり、コストが高くなる。
　また、特許文献２では、バイパス回路の流量を制御して過冷却熱交換器を通過する冷媒量を減らすことで過冷却度を低下させ、過冷却熱交換器で過冷却された液冷媒の温度が露点温度よりも下がらないようにすることで、結露を防止するようにしている。しかしながら、バイパス回路を、冷媒回路において冷媒流量の多い高圧側に設けているため、バイパス回路の流量を制御する流量制御装置に、たとえば電子式膨張弁のような大口径用流量制御装置が必要となり、コストが高くなってしまうといった問題点があった。
　この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、安価な構成で液冷媒配管の結露を防止することが可能な冷凍装置を提供することを目的とする。
　この発明に係る冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器の高圧側流路、主減圧装置及び蒸発器を備えた主冷媒回路と、過冷却熱交換器の高圧側流路を通過した冷媒の一部を分岐してインジェクション減圧装置及び過冷却熱交換器の低圧側流路を介して圧縮機にインジェクションするインジェクション冷媒回路と、上流端部がインジェクション冷媒回路においてインジェクション減圧装置の上流に接続され、下流端部がインジェクション冷媒回路において過冷却熱交換器の下流に接続されたバイパス冷媒回路と、バイパス冷媒回路に設けられ、バイパス冷媒回路の流量を制御するバイパス流量制御装置とを備え、インジェクション冷媒回路を通過する冷媒の一部をバイパス冷媒回路にバイパスして過冷却熱交換器における熱交換量を減らし、過冷却熱交換器の高圧側流路から流出する液冷媒の温度を上昇させるようにしたものである。
　この発明に係る冷凍装置によれば、インジェクション冷媒回路にバイパス冷媒回路を設け、バイパス冷媒回路に設けたバイパス流量制御装置でバイパス冷媒回路の冷媒流量を制御して結果的に過冷却熱交換器における熱交換量を減らすことで、液冷媒配管の結露を防止できる。そして、バイパス冷媒回路を、主冷媒回路から分岐されて冷媒流量が減少したインジェクション冷媒回路に設けているため、冷媒流量の多い、主冷媒回路の高圧側に設ける場合に比べてバイパス流量制御装置に安価なものを使用できる。
この発明の実施の形態に係る冷凍装置を示す冷凍回路図である。 図１の冷凍装置の冷媒の状態遷移を示すＰ－ｈ線図である。 この発明の実施の形態に係る冷凍装置のインジェクション減圧装置１０及びバイパス流量制御装置１３の制御処置の流れを示すフローチャートである。 図１の冷凍装置の周囲空気温度に対する各種状態変化を示す図である。
　以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明する。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
　図１は、この発明の実施の形態に係る冷凍装置を示す冷凍回路図である。
　この冷凍装置は、熱源側ユニット１００と、負荷側ユニット２００とを有し、それらがガス冷媒配管７と液冷媒配管８とで接続されている。
　熱源側ユニット１００は、圧縮機１と、凝縮器２と、受液器３と、過冷却熱交換器４とを備えている。負荷側ユニット２００は、主減圧装置５と蒸発器６とを備えている。熱源側ユニット１００と負荷側ユニット２００との間では、圧縮機１の吸入側と蒸発器６の出口側とがガス冷媒配管７で接続され、また過冷却熱交換器４の出口側と主減圧装置５の入口側とが液冷媒配管８で接続されている。
　この冷凍装置は、圧縮機１、凝縮器２、受液器３、過冷却熱交換器４、主減圧装置５及び蒸発器６を経由して冷媒が循環する主冷媒回路Ａを構成している。
　圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態にするものである。圧縮機１は、運転容量（周波数）を可変させることが可能な容積式圧縮機で構成されている。運転容量を可変させる制御方法は、例えば、インバータにより制御されるモータの駆動による方法がある。また、圧縮機１は、圧縮室に連通して設けられたインジェクションポートを有している。そして、圧縮機１は、インジェクションポートから圧縮室内、具体的には例えば圧縮途中過程の中間圧縮室内、に後述のインジェクション冷媒回路Ｂから供給される冷媒をインジェクションすることが可能な構造となっている。なお、図１においては、圧縮機１は１台のみとなっているが、これに限定されず、２台以上の圧縮機が並列又は直列に接続されてもよい。
　凝縮器２は、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒と周囲からの熱源として凝縮器送風装置９から供給される空気とを熱交換し、冷媒の熱を放熱するものである。凝縮器２は、例えば、伝熱管と多数のフィンで構成されたクロスフィン式のフィンアンドチューブ型熱交換器で構成する。
　凝縮器送風装置９は、空気を送風するファンであり、ＤＣモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等から構成されており、送風量を調整することが可能になっている。
　受液器３は、主冷媒回路Ａにおいて液化した余剰冷媒を貯留する金属製の液溜め容器である。
　主減圧装置５は、冷媒を減圧して膨張させるものである。主減圧装置５は、主冷媒回路Ａ内を流れる冷媒の流量調整を行う。主減圧装置５は、ステッピングモータ（図示せず）により絞りの開度を可変に調整することが可能な電子膨張弁で構成するとよい。なお、電子膨張弁以外にも、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又は温度式膨張弁、キャピラリーチューブ等、同様な役割を成すものであれば、他の形式のものを用いてもよい。
　蒸発器６は、主減圧装置５で減圧された低温低圧の冷媒と被熱交換媒体とを熱交換させるものである。蒸発器６は、例えば、伝熱管と多数のフィンで構成されたクロスフィン式のフィンアンドチューブ型熱交換器で構成するとよい。フィンアンドチューブ型熱交換器を用いる場合は、被熱交換媒体は空気であり、被熱交換媒体の送出装置にはファン等の駆動手段（図示せず）を用いる。
　ただし、蒸発器６は、フィンアンドチューブ型熱交換器に限定されず、プレート式熱交換器で構成してもよい。プレート式熱交換器は、間隔をおいて薄板を多数並べて、それらの周縁部をシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒流路と水流路としてなるものである。蒸発器６にプレート式熱交換器を用いる場合であって、被熱交換媒体が例えば水のような流体である場合、ポンプ等の送出装置（図示せず）を用いて被熱交換媒体を蒸発器６に供給すればよい。蒸発器６にプレート式熱交換器を用いる場合の被熱交換媒体は水に限定するものではなく、同様な作用を示す流体であれば、別の流体であってもよい。
　なお、図１においては、蒸発器６が１台のみ搭載されている状態を例に示しているが、これに限定されず２台以上の蒸発器６が並列又は直列に接続して搭載するようにしてもよい。更に、蒸発器６はヒートパイプ式熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器又は二重管式熱交換器等で構成してもよい。
　熱源側ユニット１００において、ガス冷媒配管７の冷媒出口側にはバルブ１１ａが設けられ、液冷媒配管８の冷媒入口側にはバルブ１１ｂが設けられている。これらのバルブ１１ａ、１１ｂは、例えばボールバルブ、開閉弁、操作弁などの開閉動作が可能な弁により構成されている。
　過冷却熱交換器４は、高圧側流路と低圧側流路とを有し、高圧側流路に流入した冷媒と、低圧側流路に流入した冷媒との熱交換を行う。高圧側流路には、主冷媒回路Ａにおいて受液器３から流出した冷媒が通過する。低圧側流路には、後述のインジェクション冷媒回路Ｂにおいてインジェクション減圧装置１０で減圧された冷媒が通過する。
　過冷却熱交換器４は、例えば間隔をおいて薄板を多数並べた集合体を、その周縁部でシールし、各薄板間に形成された空間を交互に冷媒流路と被冷却流体流路としてなるプレート式熱交換器で構成するとよい。なお、過冷却熱交換器４は、プレート式熱交換器に限定されず、同様の役割を成すものであれば、他の形式の熱交換器であってもよい。
　冷凍装置には更に、過冷却熱交換器４の高圧側流路を通過した冷媒の一部を分岐して、インジェクション減圧装置１０及び過冷却熱交換器４の低圧側流路を介して圧縮機１のインジェクションポートに導くインジェクション冷媒回路Ｂを備えている。
　インジェクション減圧装置１０は、冷媒を減圧して膨張させるものであり、インジェクション冷媒回路Ｂを流れる冷媒の流量調整を行う。インジェクション減圧装置１０は、ステッピングモータ（図示せず）により絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁で構成するとよい。なお、電子膨張弁以外にも、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又は温度式膨張弁、キャピラリーチューブ等、同様な役割を成すものであれば、他の形式のものを用いてもよい。
　インジェクション冷媒回路Ｂでは、過冷却熱交換器４の高圧側流路を通過した液冷媒を一部分岐し、インジェクション減圧装置１０で減圧した後に過冷却熱交換器４の低圧側流路に流入させ、受液器３を流出してそのまま過冷却熱交換器４の高圧側流路に流入する冷媒と熱交換後、圧縮機１のインジェクションポートから圧縮室内にインジェクションする。例えば高外気温度での冷却運転の場合等、圧縮機１の吐出温度が高くなることがあるが、インジェクション冷媒回路Ｂにより圧縮機１に冷媒をインジェクションすることで、圧縮機１の吐出温度を下げることが可能となっている。
　また、この実施の形態の特徴として、冷凍装置は更に、インジェクション冷媒回路Ｂに、インジェクション減圧装置１０及び過冷却熱交換器４をバイパスするバイパス冷媒回路Ｃを設けている。バイパス冷媒回路Ｃは、上流端部がインジェクション冷媒回路Ｂにおいてインジェクション減圧装置１０の上流に接続され、下流端部がインジェクション冷媒回路Ｂにおいて過冷却熱交換器４の下流に接続されている。
　バイパス冷媒回路Ｃには、バイパス冷媒回路Ｃを通過する液冷媒の流量を制御するバイパス流量制御装置１３が設けられている。バイパス流量制御装置１３は、液冷媒配管８の入口の液冷媒温度Ｔ５０が周囲空気の露点温度ＤＰよりも高くなるように流量制御を行う。バイパス流量制御装置１３は、開度固定の絞り弁又はステッピングモータ（図示せず）により絞りの開度を調整することが可能な電子膨張弁で構成するとよい。バイパス流量制御装置１３の開度制御は、後述の計測制御装置３０が実行する。なお、バイパス流量制御装置１３には、絞り弁又は電子膨張弁以外にも、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又は温度式膨張弁、キャピラリーチューブ等、同様な役割を成すものであれば、他の形式のものを用いてもよい。
　また、この冷凍装置は、計測制御装置３０を備えている。計測制御装置３０は、後述の各種検出センサによって検出された圧力及び温度などの検出値や、冷凍装置の使用者から指示される運転内容を取得するように構成されている。そして、計測制御装置３０は、検出値及び運転内容に基づいて、圧縮機１の運転方法、主減圧装置５の開度、インジェクション減圧装置１０の開度、バイパス流量制御装置１３の開度、凝縮器送風装置９のファン送風量などを制御する。計測制御装置３０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコン又はＣＰＵのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。
　また、冷凍装置は、露点温度検出センサ４０と、液冷媒温度検出センサ５０と、吐出温度検出センサ５１とを備えている。露点温度検出センサ４０は、液冷媒配管８の周囲の露点温度を検出する。液冷媒温度検出センサ５０は、過冷却熱交換器４の高圧側流路の出口とバルブ１１ｂとの間に設けられ、過冷却熱交換器４で過冷却された液冷媒の温度、言い換えれば液冷媒配管８の入口の液冷媒温度Ｔ５０を検出する。吐出温度検出センサ５１は、圧縮機１から吐出された冷媒の吐出温度Ｔ５１を検出する。
　この冷凍装置に用いられる冷媒の種類は、特に限定は無く、任意の冷媒を用いることができる。例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、炭化水素又はヘリウム等のような自然冷媒を採用してもよいし、Ｒ４１０Ａはもちろん、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ等の代替冷媒等の塩素を含まない冷媒を採用してもよい。
　次に、上記構成の冷凍装置の通常時の運転動作について図２に基づき説明する。図２における（１－１）～（１－９）は、図１の（１－１）～（１－９）に示す各配管位置における冷媒状態を示している。なお、ここではバイパス流量制御装置１３は閉じているものとする。
　図２は、図１の冷凍装置の冷媒の状態遷移を示すＰ－ｈ線図である。横軸はエンタルピｈ［ｋＪ／ｋｇ］、縦軸は圧力Ｐ［ＭＰａ］である。
　圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒（図２に示す点１－１）は、凝縮器２へ至り、凝縮器送風装置９の送風による熱交換作用により冷媒は凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。凝縮液化した高圧低温の冷媒は飽和液状態となり、飽和液の一部が受液器３に貯留される（図２に示す点１－２）。その後、受液器３を流出して過冷却熱交換器４の高圧側流路に流入した液冷媒は、過冷却熱交換器４の低圧側流路を流れる低温の冷媒と熱交換し、過冷却される（図２に示す点１－３）。
　過冷却熱交換器４で過冷却された冷媒は、一部の冷媒が主冷媒回路Ａからインジェクション冷媒回路Ｂにバイパスされる。残りの冷媒は液冷媒配管８を流通し、主減圧装置５にて減圧されて二相冷媒となって、蒸発器６へ送られる（図２に示す点１－４）。蒸発器６に送られた二相冷媒は、外部からの被熱交換媒体との熱交換作用により蒸発し、低圧のガス冷媒となる（図２に示す点１－５）。そして、低圧のこのガス冷媒はガス冷媒配管７を流通し、圧縮機１へ吸入される。
　一方、主冷媒回路Ａからインジェクション冷媒回路Ｂにバイパスされた冷媒は、インジェクション減圧装置１０で中間圧まで減圧されて低温の二相冷媒となる（図２に示す点１－６）。この二相冷媒は、過冷却熱交換器４の低圧側流路に流入し、過冷却熱交換器４で高圧側流路の高圧冷媒と熱交換し、加熱され（図２に示す点１－７）、圧縮機１のインジェクションポートから圧縮室内にインジェクションされる。
　圧縮機１の内部では、吸入された冷媒（図２に示す点１－５）が中間圧まで圧縮且つ加熱された（図２に示す点１－８）後に、インジェクション冷媒回路Ｂからインジェクションされる冷媒（図２に示す点１－７）と合流する。これにより、圧縮機１内の冷媒は温度低下（図２に示す点１－９）し、圧縮機１の吐出温度Ｔ５１が低下する。そして、温度低下した冷媒は、再度高圧まで圧縮されて吐出される（図２に示す点１－１）。
　なお、インジェクション冷媒回路Ｂを流れる冷媒の流量は、圧縮機１の吐出温度Ｔ５１が目標設定値よりも低くなるようにインジェクション減圧装置１０によって調整されている。インジェクション減圧装置１０は、ここでは、予め設定された設定開度と全閉とに切り替えて制御される。インジェクション減圧装置１０を設定開度に開き、インジェクション冷媒回路Ｂに冷媒を流すことで吐出温度Ｔ５１が下がり、逆に、インジェクション減圧装置１０を全閉としてインジェクション冷媒回路Ｂに冷媒を流さないことで吐出温度Ｔ５１が上昇する。
　また、過冷却熱交換器４で過冷却された液冷媒は、図２に示す点１－３の状態である。過冷却熱交換器４での熱交換は、図２において点１－２の状態と点１－３の状態とのエンタルピ差と、点１－６の状態と点１－７の状態とのエンタルピ差とが等しいものとして表される。図２の白抜き矢印については後述する。
　ここで、冷凍装置は、上述したように吐出温度Ｔ５１が目標設定値以下になるようにインジェクション減圧装置１０の制御を行っているが、この制御中において以下の問題が生じることがある。すなわち、運転環境によっては点１－３の状態の液冷媒の温度が周囲空気の露点温度ＤＰ以下に低下して、液冷媒配管８の表面に結露が生じることがある。
　この結露を回避するため、この実施の形態では、液冷媒配管８の入口の液冷媒温度Ｔ５０を露点温度ＤＰよりも上げる制御を行う。具体的には、液冷媒温度検出センサ５０で検出された液冷媒温度Ｔ５０が露点温度ＤＰよりも高くなるように、バイパス冷媒回路Ｃのバイパス流量制御装置１３を制御する。
　以下、インジェクション減圧装置１０及びバイパス流量制御装置１３の具体的な制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、バイパス流量制御装置１３は、ここではインジェクション減圧装置１０と同様に予め設定された設定開度と全閉とに切り替えて制御されるものとする。
　図３は、この発明の実施の形態に係る冷凍装置のインジェクション減圧装置１０及びバイパス流量制御装置１３の制御処置の流れを示すフローチャートである。
　計測制御装置３０は、吐出温度検出センサ５１により検出した圧縮機１の吐出温度Ｔ５１と目標設定値とを比較し、吐出温度Ｔ５１が目標設定値よりも高い場合（ステップＳ１；ＹＥＳ）、インジェクション減圧装置１０を設定開度に開く（ステップＳ２）。一方、吐出温度Ｔ５１が目標設定値以下の場合（ステップＳ１；ＮＯ）、冷媒のインジェクションは不要のため、計測制御装置３０はインジェクション減圧装置１０の開度を全閉とする（ステップＳ３）。
　このように、吐出温度Ｔ５１が目標設定値よりも高い場合にインジェクション減圧装置１０を開くことで、過冷却熱交換器４の高圧側流路を通過した冷媒が主冷媒回路Ａからインジェクション冷媒回路Ｂにバイパスされる。そして、インジェクション減圧装置１０で中間圧まで減圧された後、過冷却熱交換器４で加熱され、加熱された後の状態１－７の冷媒が圧縮機１にインジェクションされることで、吐出温度Ｔ５１が下がる。
　計測制御装置３０は、インジェクション減圧装置１０を設定開度に開いてインジェクションを開始した後、液冷媒温度検出センサ５０により検出した液冷媒温度Ｔ５０と、露点温度検出センサ４０により検出した露点温度ＤＰとを比較する。液冷媒温度Ｔ５０が露点温度ＤＰ以下の場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、つまり液冷媒配管８の表面に結露が生じる状況では、計測制御装置３０は、バイパス流量制御装置１３を設定開度に開く（ステップＳ５）。一方、液冷媒温度Ｔ５０が露点温度ＤＰよりも高い場合（ステップＳ４；ＮＯ）、バイパス流量制御装置１３を全閉にする（ステップＳ６）。
　このように、液冷媒温度Ｔ５０が露点温度ＤＰ以下の場合にバイパス流量制御装置１３を開くことで、インジェクション冷媒回路Ｂを流れる冷媒の一部がバイパス冷媒回路Ｃに流入する。これにより、インジェクション減圧装置１０及び過冷却熱交換器４に流れる冷媒の流量が少なくなり、過冷却熱交換器４における熱交換量が減少する。
　過冷却熱交換器４における熱交換量が減少すると、図２において点１－２の状態と点１－３の状態とのエンタルピ差と、点１－６の状態と点１－７の状態とのエンタルピ差とのそれぞれが小さくなる。このため、バイパス流量制御装置１３を開いた場合の冷凍サイクルのＰ－ｈ線図は、図２の白抜き矢印に示したように、点１－３と点１－４とが右に推移する図となる。
　そして、過冷却熱交換器４における熱交換量が減少した結果、過冷却熱交換器４の高圧側流路から流出する液冷媒の過冷却度が小さくなり、液冷媒配管８の液冷媒温度Ｔ５０を、バイパス流量制御装置１３を開く前に比べて上昇させることができる。
　以上のフローチャートの処理を行うことで、吐出温度Ｔ５１を目標設定値に一定に保ちつつ、液冷媒温度Ｔ５０を露点温度ＤＴよりも高い温度に維持して液冷媒配管８の表面の結露を防止することができる。
　図４は、図１の冷凍装置の周囲空気温度に対する各種状態変化を示す図である。図４において横軸は周囲空気温度、縦軸は温度を示している。
　図４に示すように、この実施の形態の冷凍装置において液冷媒配管８の液冷媒温度Ｔ５０は、周囲空気温度又は圧縮機容量等の運転条件によらず、常に凝縮温度ＣＴよりも低く、且つ周囲空気の露点温度ＤＰよりも高い状態に維持される。
　以上説明したように、この実施の形態に係る冷凍装置によれば、インジェクション冷媒回路Ｂに、インジェクション減圧装置１０及び過冷却熱交換器４をバイパスするバイパス冷媒回路Ｃを設けた。そして、インジェクション冷媒回路Ｂを通過する冷媒の一部をバイパス冷媒回路Ｃにバイパスして過冷却熱交換器４における熱交換量を減らし、過冷却熱交換器４の高圧側流路から流出する液冷媒の温度を上昇させることが可能な構成とした。そして、液冷媒温度Ｔ５０が周囲空気の露点温度ＤＰよりも高くなるようにバイパス冷媒回路Ｃの流量をバイパス流量制御装置１３で調整することで、液冷媒配管８に対して断熱処理を施すことなく液冷媒配管８の表面の結露を防止することができる。
　また、液冷媒配管８の表面の結露を防止するための構成を、従来技術では、冷媒回路において冷媒流量の多い高圧側に設けた構成であった。これに対し、この実施の形態では、液冷媒配管８の表面の結露を防止するためのバイパス冷媒回路Ｃを、主冷媒回路Ａから分岐されて冷媒流量が減少したインジェクション冷媒回路Ｂに設けた構成とした。このため、バイパス流量制御装置１３に、たとえば電子式膨張弁のような安価な小口径用冷媒回路部品を使用することができ、コストダウンを図ることができる。
　また、液冷媒温度Ｔ５０と周囲空気の露点温度ＤＰとに基づいて、液冷媒配管８の結露が生じない低湿度条件、つまり低露点温度条件であれば、液冷媒温度Ｔ５０が上昇しないようにバイパス流量制御装置１３を閉じるようにした。このため、液冷媒の温度上昇が不要な条件で液冷媒を温度上昇させて冷却能力の低下を招く事態を回避することができる。
　なお、この実施の形態では、インジェクション減圧装置１０を、予め設定された設定開度と全閉とに切り替えて制御する例を説明したが、インジェクション減圧装置１０の制御方法はこの方法に限られない。インジェクション減圧装置１０を、開度を可変に調整可能な電子膨張弁で構成した場合には、吐出温度検出センサ５１によって検出された吐出温度Ｔ５１に応じてインジェクション減圧装置１０の開度を調整してもよい。
　また、バイパス流量制御装置１３においても同様に、予め設定された設定開度と全閉とに切り替えて制御する例を説明したが、バイパス流量制御装置１３の制御方法はこの方法に限られない。バイパス流量制御装置１３を、開度を可変に調整可能な電子膨張弁で構成した場合には、液冷媒温度検出センサ５０によって検出された液冷媒温度Ｔ５０と露点温度ＤＰとに応じてバイパス流量制御装置１３の開度を調整してもよい。すなわち、液冷媒温度Ｔ５０が露点温度ＤＰ以下の場合にはバイパス流量制御装置１３の開度を開方向に制御し、液冷媒温度Ｔ５０が露点温度ＤＰよりも高い場合には閉方向に制御すればよい。
　また、露点温度検出センサ４０の代わりに、液冷媒配管８の周囲空気の空気温度を検出する周囲空気温度検出センサ４１（図１参照）を用いてもよい。この場合には、周囲空気温度検出センサ４１により検出された空気温度が、液冷媒温度検出センサ５０により検出された液冷媒温度Ｔ５０以下の場合にはバイパス流量制御装置１３が開かれ、空気温度が液冷媒温度Ｔ５０より高い場合にはバイパス流量制御装置１３は閉じられる。
　なお、負荷側ユニット２００が１台の場合の構成を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、負荷側ユニット２００が２台以上の複数でも良い。また、複数の負荷側ユニット２００のそれぞれの容量が大から小まで異なっても、全てが同一容量でもよい。また、例えば、冷媒の流路構成（配管接続）、圧縮機、熱交換器、膨張弁等の冷媒回路要素の構成、等の内容は、各実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、この発明の技術の範囲内で適宜変更が可能である。
　１　圧縮機、２　凝縮器、３　受液器、４　過冷却熱交換器、５　主減圧装置、６　蒸発器、７　ガス冷媒配管、８　液冷媒配管、９　凝縮器送風装置、１０　インジェクション減圧装置、１１ａ　バルブ、１１ｂ　バルブ、１３　バイパス流量制御装置、３０　計測制御装置、４０　露点温度検出センサ、４１　周囲空気温度検出センサ、５０　液冷媒温度検出センサ、５１　吐出温度検出センサ、１００　熱源側ユニット、２００　負荷側ユニット、Ａ　主冷媒回路、Ｂ　インジェクション冷媒回路、Ｃ　バイパス冷媒回路。

Claims (5)

  1. 　圧縮機、凝縮器、過冷却熱交換器の高圧側流路、主減圧装置及び蒸発器を備えた主冷媒回路と、
    　前記過冷却熱交換器の高圧側流路を通過した冷媒の一部を分岐してインジェクション減圧装置及び前記過冷却熱交換器の低圧側流路を介して前記圧縮機にインジェクションするインジェクション冷媒回路と、
    　上流端部が前記インジェクション冷媒回路において前記インジェクション減圧装置の上流に接続され、下流端部が前記インジェクション冷媒回路において前記過冷却熱交換器の下流に接続されたバイパス冷媒回路と、
    　前記バイパス冷媒回路に設けられ、前記バイパス冷媒回路の流量を制御するバイパス流量制御装置とを備え、
    　前記インジェクション冷媒回路を通過する冷媒の一部を前記バイパス冷媒回路にバイパスして前記過冷却熱交換器における熱交換量を減らし、前記過冷却熱交換器の前記高圧側流路から流出する液冷媒の温度を上昇させるようにした冷凍装置。
  2. 　前記過冷却熱交換器の前記高圧側流路の出口と前記主減圧装置の入口とを接続する液冷媒配管の入口の液冷媒温度を検出する液冷媒温度検出センサと、
    　前記液冷媒配管の周囲空気の露点温度を検出する露点温度検出センサと、
    　前記液冷媒温度検出センサにより検出された液冷媒温度が、前記露点温度検出センサにより検出された露点温度よりも高くなるように前記バイパス流量制御装置を制御する計測制御装置と
    を備えた請求項１記載の冷凍装置。
  3. 　前記バイパス流量制御装置は開度固定の絞り弁又は電子膨張弁であり、
    　前記計測制御装置は、前記液冷媒温度が前記露点温度以下の場合に前記バイパス流量制御装置の開度を開方向に制御し、前記液冷媒温度が前記露点温度よりも高い場合に閉方向に制御する請求項２記載の冷凍装置。
  4. 　前記過冷却熱交換器の前記高圧側流路の出口と前記主減圧装置の入口とを接続する液冷媒配管の入口の液冷媒温度を検出する液冷媒温度検出センサと、
    　前記液冷媒配管の周囲空気の空気温度を検出する周囲空気温度検出センサと、
    　前記液冷媒温度検出センサにより検出された液冷媒温度が、前記周囲空気温度検出センサにより検出された空気温度よりも高くなるように前記バイパス流量制御装置を制御する計測制御装置と
    を備えた請求項１記載の冷凍装置。
  5. 　前記バイパス流量制御装置は開度固定の絞り弁又は電子膨張弁であり、
    　前記計測制御装置は、前記液冷媒温度が前記空気温度以下の場合に前記バイパス流量制御装置の開度を開方向に制御し、前記液冷媒温度が前記空気温度よりも高い場合に閉方向に制御する請求項４記載の冷凍装置。
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