JPH0384366A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主としてスクリュー圧縮機を備えた冷凍装置
に関する。

（従来の技術） 従来、この種冷凍装置は、例えば特公昭６３−２５２５
５号公報に記載され、かつ、第５図に示したごとく、ス
クリューロータ（ａ）を備えた圧縮機（Ａ）の冷媒吐出
側に、凝縮器（Ｂ）と膨張機構（Ｃ）及び蒸発器（Ｄ）
を順次接続し、前記凝縮器（Ｂ）と膨張機構（Ｃ）との
間の高圧液部に、前記圧縮機（Ａ）のスクリューロータ
（ａ）に至るリキッドインジェクション配管（Ｅ）を接
続すると共に、この配管（Ｅ）の途中に感温式膨張弁（
Ｆ）を介装して、該膨張弁（Ｆ）を前記圧縮機（Ａ）の
吐出側に均圧管（Ｇ）を介して接続する一方、前記膨張
弁（Ｆ）の温度検出器（ｆ）を前記圧縮機（Ａ）の吐出
側に配設して、前記均圧管（Ｇ）からの吐出ガス圧力と
、前記温度検出器（ｆ）で検出した吐出ガス温度とで、
前記膨張弁（Ｆ）の開度制御を行って、前記配管（Ｅ）
から液冷媒を前記スクリューロータ（ａ）にインジェク
ションすることにより、吐出ガスの過熱度を常に一定に
保持するようにしている。斯かる過熱度を一定に保持す
る理由は、過熱度が一定以上となった場合には、前記圧
縮機（Ａ）内に貯溜された油の分解が発生し、一方、過
熱度が一定以下となった場合には、油中に冷媒が溶は込
み、前記圧縮機（Ａ）の給油箇所に給油するとき、フラ
ッシュが発生して、給油能力の低下が起こるからである
。

また、通常、以上の圧縮機（Ａ）には、吐出ガスが異常
高温（例えば１００℃以上）となったときに作動して、
前記圧縮機（Ａ）を緊急停止させる温度検出器（Ｈ）を
別途配設し、該温度検出器（Ｈ）で前記圧縮機（Ａ）の
異常高温による破損事故を未然に防止するようにしてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 所で、以上の冷凍装置では、吐出ガスの異常高温時に前
記圧縮機（Ａ）を緊急停止させる温度検出器（Ｈ）と、
吐出ガスの過熱度を制御する温度検出器（ｆ）とを用い
ているため、構成複雑となるばかりか、コスト高となり
、しかも、前記緊急停止用の温度検出器（Ｈ）は、前記
圧縮機（Ａ）を保護するものであるから、精度良く形成
されて良好な応答特性を備え、一方、前記過熱度制御用
の温度検出器（ｆ）は、前記膨張弁（Ｆ）のハンチング
などをなくすために、応答特性を悪くしているのが通常
であり、従って、後述する第３図で明らかなように、過
熱度制御可能な運転領域、例えば２５°Ｃの過熱度を付
けて運転を行っているにも拘わらず、吐出ガス圧力が一
時的に急激に」１昇したようなとき、例えば同図のピー
ク（ａ）のように急激な圧力上昇が発生したとき、前記
検出器（ｆ）による前記膨張弁（Ｆ）の開度制御に先立
って、前記緊急用温度検出器（Ｈ）が作動し、制御可能
な運転範囲で運転しているにも拘らず前記圧縮機（Ａ）
を停止させてしまうのである。また、吐出ガス圧力が低
い場合で、前記膨張弁（Ｆ）が制御不能となっていると
き、又は、冷媒量が不足しているようなときには、吐出
ガス温度が前記異常高温に達していなくとも、運転が継
続されることにより、前記圧縮機（Ａ）の損傷を招くこ
とがあった。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、不必要な圧縮機の運転停止をなくシ、また、該
圧縮機の損傷事故などを確実に防止することができなが
ら、コストを低床とすることができる冷凍装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 」１記目的を達成するために、本発明では、圧縮機（１
）から吐出する吐出ガスの過熱度を一定過熱度に制御す
る過熱度制御機構（５）を備えた冷凍装置において、前
記圧縮機（１）に、吐出ガス温度を検出する一つの温度
検出器（６）と吐出ガス圧力を検出する一つの圧力検出
器（７）とを設けると共に、これら検出器（６）（７）
からの検出結果をもとに吐出ガスの過熱度を演算し、こ
の過熱度が前記一定過熱度より高い異常過熱度のとき及
び吐出ガス温度が異常高温のとき、前記圧縮機（１）に
停止指令を出力する運転制御器（８）を設けたことを特
徴とするものである。

前記過熱度制御機構（５）は、圧縮機（１）の圧縮過程
部に液冷媒をインジェクションするリキッドインジェク
ション配管（５１）と、この配管（５１）の途中に介装
する電動膨張弁（５２）とを備え、また、前記運転制御
器（８）には、温度検出器（６）及び圧力検出器（７）
からの検出結果をもとに演算した過熱度が、一定過熱度
になるように、前記膨張弁（５２）に開度指令を出力す
る開度出力部（８１）を備えている。

（作用） 前記温度検出器（６）と圧力検出器（７）とで吐出ガ不
の温度と圧力とが検出され、この検出結果を下に前記運
転制御器（８）で前記吐出ガスの過熱度が演算され、こ
の演算された過熱度が所定以上の異常過熱度となったと
き、並びに、前記吐出ガス温度が異常高温となったとき
、前記運転制御器（８）から停止指令が出力されて前記
圧縮機（１）が停止され、これら以外のときには、該圧
縮機（１）の運転が継続されるのである。また、前記各
検出器（６）（７）による過熱度の演算結果に基づいて
、前記運転制御器（８）の開度出力部（８１）から前記
過熱度制御機構（５）の電動膨張弁（５２）に開度指令
が出力され、前記リキッドインジェクション配管（５１
）から前記圧縮機（１）の圧縮過程部へと液冷媒がイン
ジェクションされて、吐出ガスの過熱度が一定に制御さ
れる。

（実施例） 第１図に示した冷凍装置は、スクリュー圧縮機（１）の
冷媒吐出側に、凝縮器（２）と感温式の膨張機構（３）
並びに蒸発器（４）をそれぞれ順次接続すると共に、前
記膨張機構（３）の感温筒（３ａ）を前記蒸発器（４）
の吐出側に配置し、この感温筒（３ａ）の検出結果に基
づいて前記膨張機構（３）を開閉制御するようになす一
方、前記凝縮器（２）及び膨張機構（３）間の高圧液部
と前記圧縮機（１）との間に、吐出ガスの過熱度を一定
過熱度に制御する過熱度制御機構（５）を配設している
。

前記圧縮機（１）は、内部にスクリューロータ（１１）
を備え、該ロータ（１１）の−例に圧縮冷媒の吐出室（
１２）を設けると共に、この吐出室（１２）の底部に油
溜室（１３）を形成して、との油溜室（１３）から給油
管（図示せず）を介して前記ロータ（１１）などに給油
するようにしなす一方、該ロータ（１１）に前記過熱度
制御機構（５）からの高圧液冷媒をインジェクションす
ることにより、吐出ガスの過熱度を常に一定過熱度に保
持するようにしている。

しかして、以上の冷凍装置において、前記圧縮機（１）
の吐出室（１２）内に、吐出ガス温度を検出する一つの
温度検出器（６）と、吐出ガス圧力を検出する一つの圧
力検出器（７）とをそれぞれ配設すると共に、これら各
検出器（８）（７）を運転度制御器（８）に接続して、
前記各検出器（６）（７）による検出結果を下に、前記
制御器（８）で吐出ガスの過熱度を演算し、この過熱度
が前記制御機構（５）で制御する一定過熱度より高い異
常過熱度のとき、並びに、吐出ガス温度が異常高温のと
き、前記制御器（８）から前記圧縮機（１）に停止指令
を出力し、該圧縮機（１）を停止させるようになす。

また、前記過熱度制御機構（５）は、前記凝縮器（２）
と膨張機構（３）間の高圧液部から、前記圧縮機（１）
のスクリューロータ（１１）に液冷媒をインジェクショ
ンするリキッドインジェクション配管（５１）と、該配
管（５１）の途中に介、装した電動膨張弁（５２）とか
ら成り、更に、前記運転制御器（８）には、前記各検出
器（６）（７）による検出結果をもとに演算された過熱
度が、前記一定過熱度となるように、前記電動膨張弁（
５２）に開度指令を出力する開度出力部（８１）を設け
る。

具体的には、第２図に示したごとく、前記運転度制御器
（８）としてコンピュータの中央処理装置を使用し、こ
の制御器（８）の入力側に、前記温度検出器（６）と圧
力検出器（７）とを接続すると共に、前記制御器（８）
の出力側に、前記開度出力部（８１）を介して電動膨張
弁（５２）を接続し、前記各検出器（８）（７）による
検出結果を下に前記制御器（８）で演算した過熱度が、
前記一定過熱度となるように、この制御器（８）の出力
部（８１）から前記膨張弁（５２）に指令を出力して、
該膨張弁（５２）の開度を調整するようになすのであり
、また、前記制御器（８）の出力側には、前記圧縮機（
１）のモータスイッチを接続して、前記制御器（８）に
よる演算過熱度が、前記一定過熱度より高い異常過熱度
のとき、並びに、吐出ガス温度が異常高温のとき、前記
制御器（８）から前記圧縮機（１）のモータスイッチに
停止指令を出力し、該圧縮機（１）を停止させるように
なす。

次に、以上の運転制御器（８）による制御態様を、第３
図に基づいて説明する。この第３図は、縦軸に吐出ガス
温度（Ｔｄ）を、横軸に吐出圧力に相当する飽和凝縮温
度（Ｔｃ）をとったＴｄ−Ｔｃと過熱度との関係グラフ
を示し、同図において、直線（イ）は過熱度Ｏ″Ｃの場
合、また、直線（ロ）は前記直線（イ）に対し２５°Ｃ
の過熱度をとった場合、更に、直線（ハ）は前記直線（
イ）に対し４５°Ｃの過熱度をとった場合の吐出ガス温
度をそれぞれ示している。

しかして、冷凍装置においては、第３図の直線（ロ）で
示したように、前記圧縮機（１）が運転停止される異常
高温域（例えば１００°Ｃ）に達するまでは、前記運転
制御器（８）で前記電動膨張弁（５２）の開度が調整さ
れて、吐出ガスに常に一定の過熱度（２５°Ｃ）が付け
られ、この一定の過熱度を付与することにより、前記圧
縮機（１）内における油の分解や、冷媒の油中への溶は
込みによる給油能力の低下などを招くことなく、バラン
ス良く冷凍運転が行われるのであり、斯かる過熱度２５
°Ｃによる運転時に、前記直線（ハ）で示した４５°Ｃ
の異常過熱度領域にまで急激に過熱度が上昇したとき、
また、吐出ガス温度が前記異常高温域（１００’Ｃ）に
まで上昇されたときに、前記制御器（８）から前記圧縮
機（１）に停止指令が出力されて、この圧縮機（１）の
運転が停止され、これ以外のときには、前記制御器（８
）からの開度指令で前記膨張弁（５２）の開度調整が行
われながら、前記圧縮機（１）の運転が継続されるので
ある。

次に、以上の構成とした冷凍装置の作用を、第４図に示
すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、運転開始（ステップ１）に伴い、前記温度検出器
（６）と圧力検出器（７）とで吐出ガス温度（Ｔｄ）と
吐出圧力（Ｐｃ）とが検出されて前記制御器（８）に入
力（ステップ２）され、次に、ステップ３において、前
記制御器（８）で吐出ガス温度（Ｔｄ）が前記異常高温
（１００″Ｃ）以上であるか否かが判断されて、ノーの
場合、つまり、吐出ガス温度（Ｔｄ）が１００℃に未だ
達していない場合、吐出ガスの吐出圧力（Ｐｃ）が相当
飽和凝縮温度（Ｔｃ）に変換（ステップ４）され、また
、前記吐出ガス温度（Ｔｄ）と凝縮温度（Ｔｃ）とに基
づき、前記制御器（８）で過熱度（ＳＨ）が演算（ステ
ップ５）され、更に、ステップ６において、過熱度（Ｓ
Ｈ）が異常過熱度４５℃以下であるか否かが判断され、
イエスの場合、つまり、過熱度（ＳＨ）が４５°Ｃ以下
の場合には、ステップ７において、過熱度（ＳＨ）が所
定の過熱度２５℃以」二であるか否かが判断され、イエ
スの場合には、つまり、過熱度（ＳＨ）が２５℃以上に
達しているときには、ステップ８において、前記膨張弁
（５２）に開信号が出力され、前記リキッドインジェク
ション配管（５１）から圧縮機（１）に液冷媒を供給し
て、過熱度を下げるように制御し、過熱度を所定の設定
過熱度（２５°Ｃ）に保持するのであり、この後、シス
テムの応答待ち（ステップ９）をした後に、ステップ１
０において、運転中であるか否かが判断され、イエスの
場合は、前記ステップ２へとリターンされ、ノーの場合
には、ステップ１１において、制御が終了される。

また、前記ステップ３において、イエスの場合には、つ
まり、吐出ガス温度（Ｔｄ）が１００℃以上に達してい
る場合には、ステップ１２において、前記圧縮機（１）
に停止信号が出力されて運転が停止され、更に、前記ス
テップ６において、ノーの場合、つまり、過熱度（ＳＨ
）が４５°Ｃ以上である場合には、ステップ１３におい
て、前記圧縮機（１）に停止信号が出力されて運転が停
止され、また、前記ステップ７において、ノーの場合、
つまり、過熱度（ＳＨ）が２５℃以下である場合には、
ステップ１４において、前記リキッドインジェクション
配管（５）から圧縮機（１）への液冷媒の供給が制限さ
れ、過熱度を高め過熱度を設定過熱度（２５℃）に保持
するように制御され、以上のステップ１２．１３及び工
４を終了した後には、前記ステップ９からの制御が行わ
れるのである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の冷凍装置では、圧縮機（
１）に、吐出ガス温度を検出する一つの温度検出器（６
）と吐出ガス圧力を検出する一つの圧力検出器（７）と
を設けると共に、これら検出器（６）（７）からの検出
結果をもとに吐出ガスの過熱度を演算し、この過熱度が
一定過熱度より高い異常過熱度のとき及び吐出ガス温度
が異常高温のとき、前記圧縮機（１）に停止指令を出力
する運転制御器（８）を設けたから、前記圧縮機（１）
の不必要な運転停止をなくすことができ、また、該圧縮
機（１）の損傷事故などを確実に防止できながら、コス
トを低床ならしめ得るに至ったのである。

換言すると、過熱度制御機構（５）として、前記圧縮機
（１）の圧縮過程部に液冷媒をインジェクシロンするリ
キッドインジェクション配管（５１）と、この配管（５
１）の途中に介装する電動膨張弁（５２）とを用い、更
に、前記運転制御器（８）に、前記温度検出器（６）及
び圧力検出器（７）からの検出結果をもとに演算した過
熱度が、一定過熱度になるように、前記膨張弁（５２）
に開度指令を出力する開度出力部（８１）を設けること
により、一定の過熱度に応答よく制御でき、その制御性
を向上できると共に制御遅れによる前記した従来例の問
題を解決でき、前記した不必要な圧縮機の停止をなくす
ことができるし、過熱度の制御が不能になったり冷媒量
が不足した場合における圧縮機の損傷も未然に防止でき
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる冷凍装置の配管図、第２図は同
冷凍装置を制御する制御ブロック図、第３図は吐出ガス
温度Ｔｄ及び凝縮温度Ｔｃと過熱度との関係を示すグラ
フ、第４図は同冷凍装置の制御態様を説明するフローチ
ャート図、第５図は従来の冷凍装置を示す配管図である
。 （１）・・・・・圧縮機 （５）・・・・・過熱度制御機構 （５１）・・・リキッドインジェクション配管（５２）
・・・・電動膨張弁 （６）・・・・・温度検出器 （７）・・・・・圧力検出器 （８）・・・・・運転制御器 （８１）・・・・開度出力部 特開平３ ８４３６６　（７）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧縮機（１）から吐出する吐出ガスの過熱度を一定
   過熱度に制御する過熱度制御機構（５）を備えた冷凍装
   置において、前記圧縮機（１）に、吐出ガス温度を検出
   する一つの温度検出器（６）と吐出ガス圧力を検出する
   一つの圧力検出器（７）とを設けると共に、これら検出
   器（６）（７）からの検出結果をもとに吐出ガスの過熱
   度を演算し、この過熱度が前記一定過熱度より高い異常
   過熱度のとき及び吐出ガス温度が異常高温のとき、前記
   圧縮機（１）に停止指令を出力する運転制御器（８）を
   設けたことを特徴とする冷凍装置。 ２）過熱度制御機構（５）は、圧縮機（１）の圧縮過程
   部に液冷媒をインジェクションするリキッドインジェク
   ション配管（５１）と、該配管（５１）の途中に介装す
   る電動膨張弁（５２）とを備え、運転制御器（８）には
   、温度検出器（６）及び圧力検出器（７）からの検出結
   果をもとに演算した過熱度が、一定過熱度になるように
   、前記膨張弁（５２）に開度指令を出力する開度出力部
   （８１）を備えている請求項１記載の冷凍装置。