JPH0820138B2

JPH0820138B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH0820138B2
Application number: JP1200971A
Authority: JP
Inventors: 博文山本; 正年堀川; 俊之桃野; 哲荒井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0367958A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エコノマイザを配置した冷媒回路を有する
冷凍装置に係り、特に信頼性の向上対策に関する。

（従来の技術）従来より、例えば「冷凍空調便覧，第４版，基礎編、
382頁、昭和56年５月30日、社団法人日本冷凍協会
発行」に開示されるように、圧縮機及び凝縮器の容量を
抑制しながら冷凍能力を増大させるいわゆるエコノマイ
ザを備えた冷凍装置として、例えば第10図に示すよう
に、圧縮機（ａ）、凝縮器（ｂ）、受液器（ｃ）、主減
圧弁（ｄ）、蒸発器（ｅ）及び液滴分離器（ｆ）を順次
冷媒配管で接続した冷媒回路（ｇ）において、減圧弁
（ｈ）で冷媒を減圧ガス化させ、バイパス路（ｉ）を介
して圧縮機（ａ）の中間圧となる箇所にバイパスすると
ともに、その蒸発熱で液冷媒を過冷却する中間冷却器
（ｊ）を受けたものは公知の技術である。また、同文献
に開示されるように、液管で液冷媒を減圧したのちレシ
ーバでガス冷媒と液冷媒とを分離して、ガス冷媒を圧縮
機の中間圧となる箇所にバイパスし、低温の液冷媒のみ
を蒸発器で蒸発させるようにしたいわゆるエコノマイザ
レシーバを設けたものも知られている。

（発明が解決しようとする課題）上記のようなエコノマイザにより、例えば第４図のモ
リエル線図に示すように、冷凍サイクルが同図実線のよ
うな冷凍サイクルになる結果、エンタルピ変化Δｉがエ
コノマイザを使用しないときのΔi₁からΔi₂へと増大し
て、冷凍効果が増大するものである。

しかしながら、例えばアンローダ機構により圧縮機の
運転容量を多段に調節するようにしたものの場合、制御
対象（例えば液体冷却装置における液体温度等）の温度
制御精度を向上させるべく、圧縮機の停止回数を減じる
必要があるが、最低アンローダの容量値を低く設定して
停止状態との間の容量変化幅を小さくしようとすると、
冷媒循環量が低下するので、潤滑油の冷媒回路内への滞
留により圧縮機の焼付き等が生じる虞れがある。

また、特に、上記エコノマイザにおける減圧弁として
吐出管に感温筒を有する自動膨張弁を使用すると、例え
ばアンローダ付き圧縮機で起動又はロードアップする場
合、吐出圧力の上昇はすぐに検出されるが吐出ガス温度
の上昇はすぐには感温筒で検出されないので、一時的に
自動膨張弁の開度が閉じる方向に作動し、吐出ガス温度
が過上昇して潤滑油が劣化する等、信頼性を損ねる虞れ
がある。

さらに、通常運転時においても、冷房負荷等の条件が
変動した場合、上記のようにエコノマイザを設けたこと
によりその変化に対する系全体の応答が遅くなるので、
吐出管温度の上昇に迅速に対応できず、信頼性を損ねる
虞れがあった。

本発明は上記のような諸点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、冷媒回路全体の機能を害することなく
エコノマイザの機能のみを停止させる手段を講ずること
により、信頼性の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明の解決手段は、液冷媒
の一部を圧縮機の中間圧となる箇所にバイパスさせる経
路をエコノマイザを経る経路と、エコノマイザをバイパ
スする経路とに切換える手段を講ずることにある。

具体的には、第１図に示すように、第１の解決手段
は、アンローダ機構（1a）により運転容量が調節される
圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機構（３）及び蒸
発器（４）を順次接続してなる主冷媒回路（７）と、該
主冷媒回路（７）の凝縮器（２）と主減圧機構（３）と
の間の液管（5a）を圧縮機（１）の中間圧となる箇所に
冷媒が上記主減圧機構（３）及び蒸発器（４）をバイパ
スして流通するよう接続する第１バイパス路（11）と、
該第１バイパス路（11）を流れる冷媒を減圧する第１減
圧機構と、該第１減圧機構による冷媒の減圧効果に基づ
き冷凍能力を増大させるエコノマイザとを備えた冷凍装
置を前提としている。

そして、上記主冷媒回路（７）の液冷媒を、上記第１
バイパス路（11）のエコノマイザをバイパスして圧縮機
（１）の中間圧となる箇所に流通させる第２バイパス路
（14）と、該第２バイパス路（14）を流れる冷媒を減圧
する第２減圧機構（16）とが設けられている。更に、上
記主冷媒回路（７）の液管（5a）中の冷媒の一部を圧縮
機（１）の中間圧となる箇所にバイパスさせる経路を第
１バイパス路（11）のエコノマイザ側と第２パイパス路
（14）側とに選択的に切換える切換手段（51）が設けら
れている。加えて、上記圧縮機（１）の最低容量時に容
量を低減すべき指令信号が出力されたときに液管（5a）
中の冷媒の一部が第２バイパス路（14）側に流れるよう
切換手段（51）を制御する切換制御手段（52A）が設け
られている。

また、第２の解決手段は、圧縮機（１）、凝縮器
（２）、主減圧機構（３）及び蒸発器（４）を順次接続
してなる主冷媒回路（７）と、該主冷媒回路（７）の凝
縮器（２）と主減圧機構（３）との間の液管（5a）を圧
縮機（１）の中間圧となる箇所に冷媒が上記主減圧機構
（３）及び蒸発器（４）をバイパスして流通するよう接
続する第１バイパス路（11）と、上記圧縮機（１）の吐
出管（5b）に設けられた感温筒（17a）を有して第１バ
イパス路（11）を流れる冷媒を減圧する自動膨張弁（1
7）と、該自動膨張弁（17）による冷媒の減圧効果に基
づき冷凍能力を増大させるエコノマイザとを備えた冷凍
装置を前提としている。

そして、上記圧縮機（１）の吐出管（5b）の温度を検
出する吐出管温度検出手段（Th1）が設けられる一方、
上記主冷媒回路（７）の液冷媒を、上記第１のバイパス
路（11）のエコノマイザをバイパスして圧縮機（１）の
中間圧となる箇所に流通させる第２バイパス路（14）
と、該第２バイパス路（14）を流れる冷媒を減圧する減
圧機構（16）とが設けられている。更に、上記主冷媒回
路（７）の液管（5a）中の冷媒の一部を圧縮機（１）の
中間圧となる箇所にバイパスさせる経路を第１バイパス
路（11）のエコノマイザ側と第２パイパス路（14）側と
に選択的に切換える切換手段（51）が設けられている。
加えて、上記吐出管温度検出手段（Th1）の出力を受
け、吐出管温度が所定の設定値以上のときには液管（5
a）中の冷媒の一部が第２バイパス路（14）側に流れる
よう切換手段（51）を制御する切換制御手段（52B）が
設けられている。

また、第２の解決手段は、アンローダ機構（1a）によ
り運転容量が調節される圧縮機（１）、凝縮器（２）、
主減圧機構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる
主冷媒回路（７）と、該主冷媒回路（７）の凝縮器
（２）と主減圧機構（３）との間の液管（5a）を圧縮機
（１）の中間圧となる箇所に冷媒が上記主減圧機構
（３）及び蒸発器（４）をバイパスして流通するよう接
続する第１バイパス路（11）と、上記圧縮機（１）の吐
出管（5b）に設けられた感温筒（17a）を有して第１バ
イパス路（11）を流れる冷媒を減圧する自動膨張弁（1
7）と、該自動膨張弁（17）による冷媒の減圧効果に基
づき冷凍能力を増大させるエコノマイザとを備えた冷凍
装置を前提としている。

そして、上記主冷媒回路（７）の液冷媒を、上記第１
バイパス路（11）のエコノマイザをバイパスして圧縮機
（１）の中間圧となる箇所に流通させる第２バイパス路
（14）と、該第２バイパス路（14）を流れる冷媒を減圧
する減圧機構（16）とが設けられている。更に、上記主
冷媒回路（７）の液管（5a）中の冷媒の一部を圧縮機
（１）の中間圧となる箇所にバイパスさせる経路を第１
バイパス路（11）のエコノマイザ側と第２パイパス路
（14）側とに選択的に切換える切換手段（51）が設けら
れている。加えて、上記圧縮機（１）の容量変化時、容
量を増大すべき指令信号が出力されたときには、液管
（5a）中の冷媒の一部が一定時間第２バイパス路（14）
側に流れるよう切換手段（51）を制御する切換制御手段
（52C）が設けられている。

また、第４の解決手段は、上記第1,第２又は第３の解
決手段において、エコノマイザは、主冷媒回路（７）の
液管（5a）の一部で形成され、液冷媒が流通する内管
（９）と、第１バイパス路（11）に介設されかつ上記内
管（９）とは所定の密閉円筒状の外側空間（10a）を有
するようにその外方に設けられた外管（10）とを有する
二重管構造をなし、第１減圧機構で減圧されたガス冷媒
が内管（９）中の液冷媒との熱交換可能に上記円筒状空
間を流通するよう構成された中間冷却器（８）としたも
のである。

（作用）以上の構成により、請求項（１）の発明では、切換手
段（51）により、主冷媒回路（７）の液管（5a）中の液
冷媒の一部が第１バイパス路（11）側にバイパスされ第
１減圧機構で減圧された後エコノマイザを介して圧縮機
（１）の中間圧の箇所に吸入される経路と、第１バイパ
ス路（11）のエコノマイザをバイパスして第２バイパス
路（14）から圧縮機（１）に吸入される経路とに選択的
に切換えられるので、必要に応じ冷媒循環量を減少する
ことなく冷凍能力の低減が可能となり、能力調節範囲が
拡大することになる。

また、冷凍装置の運転中に負荷の減少により圧縮機
（１）の容量が低下して、最低アンローダ値となった
後、さらに負荷の減少による運転容量の低下信号が出力
された場合、切換制御手段（52A）により、液管（5a）
からバイパスされる液冷媒の流れがエコノマイザをバイ
パスして第２バイパス路（14）側に流れるよう切換手段
（51）が制御されるので、エコノマイザの機能が停止し
た状態で液冷媒の一部が圧縮機（１）の中間圧となる箇
所にバイパスされる結果、冷媒の循環量を低減すること
なく冷凍能力が最低アンローダ値以下と同等の能力に制
御されることになる。

請求項（２）の発明では、吐出管温度検出手段（Th
1）で検出される圧縮機（１）の吐出管温度が所定の設
定値以上になると、切換制御手段（52B）により、液管
（5a）中の冷媒の一部が第２バイパス路（14）側に流れ
るように切換手段（51）が制御されるので、エコノマイ
ザを通過しない液・ガスの混合した冷媒のインジェクシ
ョンにより、吐出管温度の過上昇が抑制され、圧縮機
（１）の潤滑油の劣化等が防止されることになる。

請求項（３）の発明では、圧縮機（１）の運転容量を
増大する指令信号が出力されると、切換制御手段（52
C）により、一定時間の間、液管（5a）中の冷媒の一部
が第２バイパス路（14）側に流れるよう切換手段（51）
が制御され、エコノマイザを通過しない液・ガスの混合
した冷媒のインジェクション効果により、アンローダ
（1a）付き圧縮機（１）のロードアップ時における吐出
管温度の過上昇が未然に防止される。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１），（２）
又は（３）の発明において、内管（９）と外管（10）と
の間の環状の外側空間（10a）において、減圧機構で減
圧されたガス冷媒との熱交換により、主冷媒回路（７）
の液管（5a）中の液冷媒が過冷却されるので、上記各発
明におけるエコノマイザとしての効果が発揮されること
になる。

（実施例）以下、本発明の実施例について、第２図〜第９図に基
づき説明する。

第２図は本発明の実施例を示し、（１）は圧縮機、
（1a）はサクション・ベーン制御により圧縮機（１）の
運転容量を100,70,40,20及び０％に変化させるアンロー
ダ機構、（２）は凝縮器、（３）は主減圧機構としての
外部均圧式の蒸発器用自動膨張弁、（４）は制御対象を
冷却するための蒸発器、（3a）は蒸発器（４）の出口側
に配置された上記自動膨張弁（３）の感温筒であって、
上記各機器（１）〜（４）は冷媒配管（５）により冷媒
の循環可能に接続され、凝縮器（２）で得た冷熱を蒸発
器（４）側の制御対象に移動させるようにした主冷媒回
路（７）が構成されている。

ここで、上記冷媒回路（７）の液管（5a）には、冷凍
能力を効率的に増大させるエコノマイザとしての中間冷
却器（８）が設けられていて、該中間冷却器（８）は、
上記主冷媒回路（７）の液管（5a）の一部をなし、その
内側空間（9a）を液冷媒が流通する内管（９）と、該内
管（９）との間に密閉環状の外側空間（10a）を挟んで
設けられた外管（10）とからなる二重管構造をしてい
る。

そして、上記中間冷却器（８）の外側空間（10a）を
介して、液管（5a）と上記圧縮機（１）の中間圧となる
箇所との間には、主冷媒回路（７）中の液冷媒の一部を
上記自動膨張弁（３）及び蒸発器（４）をバイパスして
圧縮機（１）に戻すようにした第１バイパス路（11）が
設けられていて、該第１バイパス路（11）の中間冷却器
（８）と液管（5a）との間に、第１バイパス路（11）の
冷媒の流れを開閉制御する第１開閉弁（12）と、第１バ
イパス路（11）を流れる冷媒を減圧する減圧機構として
の第１キャピラリチューブ（13）とが液管（5a）側から
順に介設されている。

すなわち、主冷媒回路（７）の液管（5a）を流れる液
冷媒の一部を第１キャピラリチューブ（13）で蒸発させ
て圧縮機（１）の中間圧となる箇所にバイパスさせると
ともに、中間冷却器（８）において、その蒸発による冷
熱で内管（９）中を流れる液冷媒を過冷却するようにし
ている。

さらに、本発明の特徴として、上記第１バイパス路
（11）において、冷媒を第１バイパス路（11）の中間冷
却器（８）をバイパスして圧縮機（１）の中間圧となる
箇所に流通させるための第２バイパス路（14）が設けら
れていて、該第２バイパス路（14）には、第２バイパス
路（14）を開閉する第２開閉弁（15）と、冷媒を減圧す
る第２減圧機構としての第２キャピラリチューブ（16）
とが順に介設されている。

すなわち、上記第1,第２開閉弁（12），（15）の開閉
を交互に切換えることにより、上記第１バイパス路（1
1）を流れる冷媒の流れを第１バイパス路（11）の中間
冷却器（８）側と第２バイパス路（14）側とに選択切換
える切換手段（51）が構成されている。

そして、冷凍装置の運転時における第1,第２開閉弁
（12），（15）の開閉制御について、第３図のフローチ
ャートに基づき説明するに、ステップS1で中間冷却器
（８）を使用する通常運転を行いながら、ステップS2で
圧縮機（１）の運転容量Ｕが最低アンローダ値Uminか否
かを判別し、最低アンローダ値Uminであれば、さらにス
テップS3で圧縮機（１）の容量Ｕのダウン信号（以下、
Ｕダウン信号とする）が入力されているか否かを判別し
て、Ｕダウン信号が入力されていれば、圧縮機（１）を
停止させることなく冷凍能力を減少させる必要があると
判断し、ステップS4で上記第１開閉弁（12）を閉じ第２
開閉弁（15）を開いて、液冷媒の一部を第２バイパス路
（14）側にバイパスさせる。そして、ステップS5でＵダ
ウン信号が解除されるのを待って、上記ステップS1の通
常運転に戻る。

一方、上記ステップS2の判別で圧縮機（１）の運転容
量Ｕが最低アンローダ値Uminでない場合、又はステップ
S3の判別でＵダウン信号が出力されていない場合には、
ステップS1に戻って通常運転を行う。

上記フローにおいて、ステップS4により、圧縮機
（１）の最低容量による運転時、容量低減信号が出力さ
れたときには、液管（5a）中の冷媒の一部が第２バイパ
ス路（14）側に流れるよう上記切換手段（51）を制御す
る切換制御手段（52A）が構成されている。

したがって、請求項（１）の発明では、液冷媒の一部
を第１キャピラリチューブ（第１減圧機構）（13）で減
圧させて第１バイパス路（11）側にバイパスさせ、エコ
ノマイザ（上記実施例では、中間冷却器（８））で主冷
媒回路（７）の液冷媒を過冷却するように構成するとと
もに、第１バイパス路（11）のエコノマイザをバイパス
して冷媒を圧縮機（１）の中間圧となる箇所にバイパス
させる第２バイパス路（14）を設けて、切換手段（51）
により、冷媒の流れを第１バイパス路（11）のエコノマ
イザ側と第２バイパス路（14）側とに選択的に切換える
ようにしたので、必要に応じて冷凍能力の低減が可能と
なる。

すなわち、上記第２図中に示す各点Ａ〜Ｇにおける冷
媒状態の変化を第４図のモリエル線図に示すように、エ
コノマイザを使用するモードでは、図中実線で示すごと
く、冷凍サイクルは主冷媒回路（７）でＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ
−Ｅ−Ａと変化するサイクルと、第１バイパス路（11）
で（Ａ−Ｂ−）Ｆ−Ｇ−Ａと変化するサイクルとにな
る。つまり、第１バイパス路（11）でＦ−Ｇに変化する
エンタルピ分だけ主冷媒回路（７）でＢ−Ｃまで冷媒が
過冷却されることにより、冷凍効果が増大する結果、冷
凍能力が増大するのである。

一方、圧縮機（１）にバイパスさせる冷媒の流れを第
２バイパス路（14）側に切換えてエコノマイザを使用し
ないモードでは、図中破線で示すごとく、冷凍サイクル
は主冷媒回路（７）でＡ−Ｂ−ｄ−ｅ−Ａと変化するサ
イクルと、第２バイパス路（14）側で（Ａ−Ｂ−）ｇ−
Ａと変化するサイクルとになる。

以上により、エコノマイザを使用した冷凍サイクルに
おけるエンタルピ差Δi₂（図中のＤ−Ｅ間に相当）に対
してエコノマイザを使用しない冷凍サイクルにおけるエ
ンタルピ差Δi₁（図中のｄ−ｅ間に相当）が過冷却分
（Ｂ−Ｃ間に相当）だけ小さくなり、冷凍効果が低減す
ることが分かる。すなわち、圧縮機（１）の容量を変え
ることなく、つまり冷媒循環量を低減することなく、冷
凍能力を低減することができ、能力調節範囲の拡大を図
ることができる。

また、冷凍装置の運転中に負荷の減少により圧縮機
（１）の容量Ｕが低下して、最低アンローダ値Uminとな
った後、さらに負荷の減少による運転容量Ｕの低下信号
が出力された場合、切換制御手段（52A）により、液冷
媒の一部をガス化してエコノマイザにバイパスしている
冷媒の流れが第２バイパス路（14）側に流れるよう切換
手段（51）が制御されるので、液冷媒の一部が冷凍能力
に寄与することなく圧縮機（１）の中間圧となる箇所に
バイパスされ、そのことにより、冷媒の循環量を低減す
ることなく冷凍能力を最低アンローダ値Umin以下と同等
の能力に制御できるものである。

なお、上記第１実施例では各バイパス路（11），（1
4）の減圧機構として、第1,第２キャピラチューブ（1
3），（15）を設けたが、条件によっては、これらは一
つのもので兼用しうる。また、切換手段として三方弁等
も使用できることはいうまでもない。

次に、第８図は上記第１実施例の変形例を示し、上記
実施例における中間冷却器の代りに、エコノマイザとし
ての気液分離器（20）が設けられていて、該気液分離器
（20）の上流側の液管（5a）には減圧機構としてのキャ
ピラリチューブ（21）が介設されている。そして、上記
気液分離器（20）のガス部から圧縮機（１）の中間圧と
なる箇所に第１バイパス路（22）が設けられていて、該
第１バイパス路（22）には冷媒の流れを開閉制御する第
１開閉弁（23）が介設されている。

また、上記凝縮器（２）とキャピラリチューブ（21）
との間の液管（5a）から上記第１開閉弁（23）と圧縮機
（１）との間の第１バイパス路（22）に第２バイパス路
（24）が設けられていて、該第２バイパス路（24）に
は、減圧機構としてのキャピラリチューブ（25）と、第
２バイパス路（24）を開閉する第２開閉弁（26）が設け
られている。その他の構成は、上記実施例と同様であ
る。

そして、通常の運転時には、第１開閉弁（23）を開き
第２開閉弁（26）を閉じて主冷媒回路（７）の液管（5
a）中の冷媒をキャピラリチューブ（21）で減圧して気
液分離器（20）で低温側の液体のみを蒸発器（４）に送
ることにより、上記実施例と同様のエコノマイザ効果を
発揮する一方、圧縮機（１）が最低アンローダ状態でか
つ運転容量を低減すべき指令信号が出力されたときに
は、第１開閉弁（23）を閉じ第２開閉弁（26）を開い
て、全体の冷媒循環量を確保しながら、気液分離器（2
0）の液冷媒とガス冷媒とを分離する機能を停止させる
ことにより、冷凍能力を低減するようになされている。

すなわち、第９図において第８図中の各点Ｐ〜Ｖに対
応する冷媒状態の変化を示すように、エコノマイザを使
用するモードでは、図中実線に示すごとく、冷凍サイク
ルはＰ−Ｑ−Ｒ−Ｓ−Ｔ−Ｕ−Ａと変化する冷凍サイク
ル（主冷媒回路）と、（Ｐ−Ｑ−Ｒ−）Ｖ−Ｐと変化す
る冷凍サイクルとになる。つまり、気液分離器（20）に
おいて、キャピラリチューブ（21）で減圧された冷媒を
エンタルピの高いガス冷媒（図中のＶ部）とエンタルピ
の低い液冷媒（図中のＳ部）とに分離することにより、
主冷媒回路（７）の冷凍効果を図中Ｒ−Ｓ間のエンタル
ピ差に相当する分だけ増大させるようになされている。

一方、エコノマイザを使用しないモードでは、図中破
線に示すごとく、冷凍サイクルはＰ−Ｑ−Ｒ−ｔ−Ｕ−
Ａと変化するサイクルと、（Ｐ−Ｑ−）Ｗ−Ｐと変化す
るサイクルとになる。つまり、気液分離器（20）のガス
冷媒と液冷媒とに分離する機能が停止するので、上記エ
コノマイザを使用するモードのような冷凍効果の増大効
果は得られず、冷媒循環量を低減することなく、冷凍能
力が低減されることになる。

したがって、本変形例でも、上記第１実施例と同様の
効果を発揮するものである。

次に、請求項（２）及び（３）の発明に係る第２実施
例について、第５図〜第７図に基づき説明する。

第５図は第２実施例の冷凍装置の構成を示し、本実施
例では、第１バイパス路（11）において、上記第１実施
例における第1,第２キャピラリチューブ（13），（16）
の代りに、第1,第２バイパス路（11），（14）における
減圧機構を兼用するバイパス自動膨張弁（17）が設けら
れていて、該バイパス自動膨張弁（17）の感温筒（17
a）は、圧縮機（１）の吐出管（5b）に接触して設けら
れている。また、圧縮機（１）の吐出管（5b）には、吐
出管温度T₁を検出する吐出管温度検出手段としての吐出
管センサ（Th1）が取付けられている。

その他の構成は、上記第１実施例と同様である。

ここで、請求項（２）の発明に係る制御の内容につい
て、第６図のフローチャートに基づき説明するに、ステ
ップS11で中間冷却器（８）を使用する通常運転を行い
ながら、ステップS12で上記吐出管センサ（Thl）で検出
される吐出管温度Tlが所定の設定値Tls以上か否かを判
別し、Tl≧Tlsになると、吐出管温度Tlが過上昇する虞
れがあると判断してステップS13に移行し、第１開閉弁
（12）を閉じ第２開閉弁（15）を開いて中間冷却器
（８）をバイパスさせることにより、液・ガス混合した
冷媒を圧縮機（１）に戻して吐出ガス温度T₁の過上昇を
抑制する。そして、ステップS14で吐出管温度Tlが所定
の回復値Tlr（＜Tls）よりも低くなるまで待って、上記
ステップS11の通常運転に戻るようになされている。

上記第６図のフローにおいて、ステップS13により、
吐出管温度Tlが設定値Tls以上のときには液管（5a）中
の冷媒の一部が第２バイパス路（14）側に流れるよう切
換手段（51）を制御する切換制御手段（52B）が構成さ
れている。

したがって、請求項（２）の発明では、吐出管センサ
（吐出管温度検出手段）（Thl）で検出される圧縮機
（１）の吐出管温度Tlが所定の設定値Tls以上のときに
は、切換制御手段（52B）により、液管（5a）中の冷媒
の一部が第２バイパス路（14）側に流れるように切換手
段（51）が制御されるので、中間冷却器（８）を通過し
ない液・ガス混合した冷媒のインジェクションにより、
吐出管温度Tlの過上昇が抑制され、圧縮機（１）の異常
停止が有効に防止される。よって、信頼性の向上を図る
ことができる。

一方、第７図（ｉ）〜（iv）は請求項（３）の発明に
係る運転制御のタイムチャートを示し、時刻t₁で圧縮機
（１）の起動指令（同図（ｉ）参照）を受けると、アン
ローダ（1a）を所定段階までロードアップする（同図
（ii）参照）。そのとき、一定時間t₀（例えば１〜２分
間）の間、上記第１開閉弁（12）は閉じたままで（同図
（iii）参照）、第２開閉弁（15）は開いて（同図（i
v）参照）、液冷媒を圧縮機（１）の中間圧となる箇所
にバイパスさせることにより、冷媒のインジェクション
効果で吐出ガス温度の過上昇を抑制する。

その後、第１開閉弁（12）を開き第２開閉弁（15）を
閉じて（同図（iii）及び（iv）の時刻t₂参照）、中間
冷却器（８）による液冷媒の過冷却を行いながら運転を
続ける。そして、再びロードアップ信号が入力されアン
ローダ（1a）の段階を増大させるときには（同図（ii）
の時刻t₃参照）上記と同様に一定時間t₀の間、第１開閉
弁（12）を閉じ、第２開閉弁（15）を開いて液冷媒のイ
ンジェクションを行った後、第１開閉弁（12）を開き第
２開閉弁（15）を閉じて（同図iii）及び（iv）の時刻t
₄参照）通常のエコノマイザ（８）を使用する運転を行
うようになされている。

上記制御のタイムチャートにおいて、請求項（３）の
発明では、第７図（iii）及び（iv）の時刻t₁〜t₂及びt
₃〜t₄の制御により、圧縮機（１）の容量変化時、容量
増大指令信号が出力されたときには、液管（５）中の冷
媒の一部が一定時間t₀の間第２バイパス路（14）側に流
れるよう切換手段（51）を制御する切換制御手段（52
C）が構成されている。

したがって、請求項（３）の発明では、圧縮機（１）
の運転容量を増大する指令信号が出力されると、切換制
御手段（52C）により、一定時間t₀の間、液管（5a）中
の冷媒の一部が第２バイパス路（14）側に流れるよう切
換手段（51）が制御される。ここで、アンローダ（1a）
付き圧縮機（１）の場合、ロードアップする際に、吐出
管温度Tlが過上昇する虞れがあるが、本発明では、一定
時間冷媒のインジェクションを行うよう制御されるの
で、吐出管温度Tlの過上昇が未然に防止され、よって、
信頼性の向上を図ることができる。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１），（２）
又は（３）の発明において、エコノマイザの構成とし
て、液管（5a）の一部からなる内管（９）と、該内管
（９）との間に密閉環状の外側空間（10a）を有するよ
うに設けられた外管（10）とからなる二重管構造とし、
減圧機構で減圧されたガス冷媒を外側空間（10a）に流
して液冷媒を過冷却するように構成したので、上記各発
明におけるエコノマイザとしての効果を有効に発揮する
ことができる。

なお、エコノマイザとして、上記第８図に示すような
気液分離器（20）を利用するタイプのものも請求項
（２）及び（３）の発明に応用できることはいうまでも
ない。

なお、上記第２実施例ではバイパス自動膨張弁（17）
により第1,第２減圧機構を兼用するようにしているが、
第２減圧機構は別途設けてもよい。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、
第１バイパス路から圧縮機に吸入される冷媒の減圧効果
に基づき冷凍能力を増大させるエコノマイザを備えた冷
凍装置において、上記エコノマイザをバイパスして液冷
媒を圧縮機に吸入させる第２バイパス路を設け、液管中
の液冷媒の一部を第１バイパス路側と第２バイパス路側
とに選択的に切換えるようにしたので、装置の運転状態
に応じてエコノマイザの使用，不使用を選択することが
でき、よって、冷媒循環量を低減することなく冷凍能力
の調節範囲を拡大することができる。

また、圧縮機の容量が最低容量でかつ圧縮機の容量低
減指令信号が出力された場合には、バイパスされる冷媒
が第２バイパス路側に流れるよう制御するようにしたの
で、冷媒流量を低減することなく冷凍能力を低減するこ
とができ、よって、信頼性の低下を招くことなく、温度
制御精度の向上を図ることができる。

また、請求項（２）の発明によれば、上記冷凍能力の
調節範囲を拡大することができると共に、上記吐出管温
度が設定値以上のときには液管中の液冷媒の一部が第２
バイパス路側に流れるよう制御するようにしたので、液
冷媒による吐出管温度の過上昇を有効に抑制することが
でき、よって、信頼性の向上を図ることができる。

請求項（３）の発明によれば、上記冷凍能力の調節範
囲を拡大することができると共に、圧縮機の容量を増大
する際、一定時間液管中の冷媒の一部が第２バイパス路
側に流れるよう制御するようにしたので、液・ガス混合
した冷媒のインジェクション効果により、吐出管温度の
過上昇を未然に防止することができ、よって、信頼性の
向上を図ることができる。

請求項（４）の発明によれば、上記請求項（１），
（２）又は（３）の発明において、エコノマイザを、主
冷媒回路の液管の一部で形成される内管と、その内管の
外側に設けられた外管とで構成される二重管構造を有
し、第１バイパス路を流れるガス冷媒で液管中の液冷媒
を過冷却するように構成された中間冷却器としたので、
上記各発明における能力増大効果を有効に発揮すること
ができ、よって、各発明の実効を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
〜第４図は第１実施例を示し、第２図は冷凍装置の全体
構成を示す冷媒配管系統図、第３図は制御内容を示すフ
ローチャート図、第４図は発明の効果を示すモリエル線
図、第５図〜第７図は第２実施例を示し、第５図は冷凍
装置の冷媒配管系統図、第６図は請求項（２）の発明の
制御内容を示すフローチャート図、第７図は請求項
（３）の発明の制御内容を示すタイムチャート図、第８
図及び第９図は第１実施例の変形を示し、第８図は冷媒
配管系統図、第９図は冷凍サイクルを示すモリエル線図
である。第10図は従来のエコノマイザを配置した冷凍装
置の構成例を示す冷媒配管系統図である。１……圧縮機 1a……アンローダ２……凝縮器３……自動膨張弁（主減圧機構）４……蒸発器 5a……液管７……主冷媒回路８……中間冷却器（エコノマイザ）９……内管 10……外管 11……第１バイパス路 13……第１キャピラリチューブ（減圧機構） 14……第２バイパス路 16……第２キャピラリチューブ（減圧機構） 17……バイパス自動膨張弁（減圧機構） 17a……感温筒 51……切換手段 52……切換制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒井哲大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (56)参考文献特開昭62−19654（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−106252（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンローダ機構（1a）により運転容量が調
節される圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機構
（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる主冷媒回路
（７）と、該主冷媒回路（７）の凝縮器（２）と主減圧機構（３）
との間の液管（5a）を圧縮機（１）の中間圧となる箇所
に冷媒が上記主減圧機構（３）及び蒸発器（４）をバイ
パスして流通するよう接続する第１バイパス路（11）
と、該第１バイパス路（11）を流れる冷媒を減圧する第１減
圧機構と、該第１減圧機構による冷媒の減圧効果に基づき冷凍能力
を増大させるエコノマイザとを備えた冷凍装置におい
て、上記主冷媒回路（７）の液冷媒を、上記第１バイパス路
（11）のエコノマイザをバイパスして圧縮機（１）の中
間圧となる箇所に流通させる第２バイパス路（14）と、該第２バイパス路（14）を流れる冷媒を減圧する第２減
圧機構（16）と、上記主冷媒回路（７）の液管（5a）中の冷媒の一部を圧
縮機（１）の中間圧となる箇所にバイパスさせる経路を
第１バイパス路（11）のエコノマイザ側と第２パイパス
路（14）側とに選択的に切換える切換手段（51）と、上記圧縮機（１）の最低容量時に容量を低減すべき指令
信号が出力されたときに液管（5a）中の冷媒の一部が第
２バイパス路（14）側に流れるよう切換手段（51）を制
御する切換制御手段（52A）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機構
（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる主冷媒回路
（７）と、該主冷媒回路（７）の凝縮器（２）と主減圧機構（３）
との間の液管（5a）を圧縮機（１）の中間圧となる箇所
に冷媒が上記主減圧機構（３）及び蒸発器（４）をバイ
パスして流通するよう接続する第１バイパス路（11）
と、上記圧縮機（１）の吐出管（5b）に設けられた感温筒
（17a）を有して第１バイパス路（11）を流れる冷媒を
減圧する自動膨張弁（17）と、該自動膨張弁（17）による冷媒の減圧効果に基づき冷凍
能力を増大させるエコノマイザとを備えた冷凍装置にお
いて、上記圧縮機（１）の吐出管（5b）の温度を検出する吐出
管温度検出手段（Th1）と、上記主冷媒回路（７）の液冷媒を、上記第１バイパス路
（11）のエコノマイザをバイパスして圧縮機（１）の中
間圧となる箇所に流通させる第２バイパス路（14）と、該第２バイパス路（14）を流れる冷媒を減圧する減圧機
構（16）と、上記主冷媒回路（７）の液管（5a）中の冷媒の一部を圧
縮機（１）の中間圧となる箇所にバイパスさせる経路を
第１バイパス路（11）のエコノマイザ側と第２パイパス
路（14）側とに選択的に切換える切換手段（51）と、上記吐出管温度検出手段（Th1）の出力を受け、吐出管
温度が所定の設定値以上のときには液管（5a）中の冷媒
の一部が第２バイパス路（14）側に流れるよう切換手段
（51）を制御する切換制御手段（52B）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】アンローダ機構（1a）により運転容量が調
節される圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機構
（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる主冷媒回路
（７）と、該主冷媒回路（７）の凝縮器（２）と主減圧機構（３）
との間の液管（5a）を圧縮機（１）の中間圧となる箇所
に冷媒が上記主減圧機構（３）及び蒸発器（４）をバイ
パスして流通するよう接続する第１バイパス路（11）
と、上記圧縮機（１）の吐出管（5b）に設けられた感温筒
（17a）を有して第１バイパス路（11）を流れる冷媒を
減圧する自動膨張弁（17）と、該自動膨張弁（17）による冷媒の減圧効果に基づき冷凍
能力を増大させるエコノマイザとを備えた冷凍装置にお
いて、上記主冷媒回路（７）の液冷媒を、上記第１バイパス路
（11）のエコノマイザをバイパスして圧縮機（１）の中
間圧となる箇所に流通させる第２バイパス路（14）と、該第２バイパス路（14）を流れる冷媒を減圧する減圧機
構（16）と、上記主冷媒回路（７）の液管（5a）中の冷媒の一部を圧
縮機（１）の中間圧となる箇所にバイパスさせる経路を
第１バイパス路（11）のエコノマイザ側と第２バイパス
路（14）側とに選択的に切換える切換手段（51）と、上記圧縮機（１）の容量変化時、容量を増大すべき指令
信号が出力されたときには、液管（5a）中の冷媒の一部
が一定時間第２バイパス路（14）側に流れるよう切換手
段（51）を制御する切換制御手段（52C）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】エコノマイザは、主冷媒回路（７）の液管
（5a）の一部で形成され、液冷媒が流通する内管（９）
と、第１バイパス路（11）に介設されかつ上記内管
（９）とは所定の密閉円筒状の外側空間（10a）を有す
るようにその外方に設けられた外管（10）とを有する二
重管構造をなし、第１減圧機構で減圧されたガス冷媒が
内管（９）中の液冷媒との熱交換可能に上記円筒状空間
を流通するよう構成された中間冷却器（８）であること
を特徴とする請求項（１），（２）又は（３）記載の冷
凍装置。