JPH0854148A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吐出ガスが高圧高温となる運転領域において、
液インジェクション用の感温膨張弁７のパイロット圧を
制御し、吐出ガスの過熱度を低下させて圧縮機１の冷却
を十分に確保し、その信頼性を向上しつつ、運転範囲を
拡大する。 【構成】吐出ガス圧力つまりパイロット通路７２に取り
込むパイロット圧力が、設定値を超えるとき、圧力調節
弁８０を開き、連通ライン９を介してパイロット圧力を
低圧側に逃がし、感温膨張弁７の開度を大きくして、液
インジェクション量を増やし、吐出ガスの過熱度を小さ
くして、吐出ガス温度の上昇を抑制し、圧縮機１の冷却
を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧液冷媒や高圧油等
の液体を、圧縮機における圧縮途上の中間圧力室にイン
ジェクションして、吐出ガスの過熱度を適正範囲に制御
するようにした冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特公昭６３−２５２５５号公報に
開示され且つ図４に示すように、スクリューロータＲを
もつスクリュー型の圧縮機Ｓに、圧縮途上の中間圧力室
に開口するインジェクションポートＭを備え、このイン
ジェクションポートＭに、凝縮器Ｃと減圧機構Ｗとの間
の高圧液域Ｈから延びる液インジェクション通路Ｊを接
続して、この通路Ｊに、循環冷媒（例えばフロン２２）
に対して同一圧力条件下で飽和温度の高い冷媒（例えば
フロン１２）を内部に封入し、圧縮機Ｓの吐出ガス温度
を感受する感温筒Ｔと、圧縮機Ｓの吐出ガス圧力を取り
込むパイロット通路Ｐとをもつ感温膨張弁Ｖを介装して
いる。こうして、フロン２２とフロン１２との飽和温度
の差（約２０ｄｅｇ）を、感温膨張弁Ｖの設定バネ力で
決まる通常の過熱度制御値５〜１０ｄｅｇに加算し、吐
出ガスの過熱度を２５〜３０ｄｅｇ程度の所定値に制御
するようにしている。尚、図４中、Ｅは蒸発器である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】吐出ガスの過熱度は、
スクリューロータＲ等の可動部材側と、その外周を覆う
ケーシング等の静止部材側との間の熱膨張差に基づいて
生じる焼き付きを防止すべき点、並びに、潤滑油による
潤滑性能を確保すべき点の両面から適正値に制御しなけ
ればならない。

【０００４】すなわち、可動部材と静止部材とで画成す
る圧縮室内の漏れを防止すべきことから、両部材間のシ
ール隙間は小さく管理され、両部材間に熱膨張の差が現
われると、その隙間に狂いが生じる。一般に、外気によ
って冷され易い外側の静止部材に対し、内部の可動部材
は高温になり易く、可動部材の大きな熱膨張により、そ
の外面が静止部材の内面に衝突することになる。このた
め、液冷媒や油を圧縮途上の中間圧力室に注入して可動
部材を冷し、吐出ガスの過熱度を一定以下に抑制して、
吐出ガス温度を下げる必要がある。一方、吐出ガスの過
熱度を余り小さくし過ぎると、吐出側にガスと共に流出
する油に冷媒が多く溶け込み、油の粘度が低下して油滴
の粒が細かくなり、油分離が困難になると共に、潤滑性
能が低下する恐れがある。従って、吐出ガスの過熱度
は、大き過ぎても小さ過ぎても良く無く、２５ｄｅｇ程
度にするのが好ましいのである。

【０００５】上記従来例では、フロン２２とフロン１２
との飽和温度の差を、感温膨張弁Ｖの通常の過熱度制御
値に加算し、吐出ガスの過熱度を２５〜３０ｄｅｇ程度
の所定値に制御しようとしており、焼き付きの防止及び
潤滑性能の確保の両面を満たしているように一見思われ
る。

【０００６】しかしながら、実際には、図３に示すよう
に、パイロット通路に取り込む循環冷媒（フロン２２）
と感温筒に封入する冷媒（フロン１２）との飽和温度差
は、広い運転範囲内において常に一定値を示すものでは
なく、圧力が高くなるほどその温度差が大きくなる傾向
にあるし、又、吐出ガスが高圧高温になって外気との温
度差が大きくなるほど、感温筒自身やその取付部等の放
熱量が増えて、感温筒が実際に感受する温度が低くなっ
てしまう。このため、これら循環冷媒と感温筒封入冷媒
との飽和温度差の狂い並びに感温筒の放熱の影響によっ
て、吐出ガスが高圧高温となる運転領域で、過熱度が必
要以上に大きくなり過ぎ、圧縮機の冷却が不十分となっ
て、その信頼性が低下し、広い運転範囲をカバーするこ
とができない問題がある。特に、一般空調システムより
も広い吐出圧力範囲をもつ給湯チラーシステム等で、こ
の問題が顕著になる。

【０００７】本発明の主目的は、吐出ガスが高圧高温と
なる運転領域での圧縮機の冷却を十分に確保し、広い運
転範囲内において適正な過熱度制御が行え、圧縮機の信
頼性を向上しつつ運転範囲を拡大できる冷凍装置を提供
する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、上記主目的を達
成するため、請求項１記載の発明は、図１に示すよう
に、圧縮機１に、圧縮途上の中間圧力室に開口するイン
ジェクションポート１６を備え、このインジェクション
ポート１６に、高圧域から延びる液インジェクション通
路６を接続して、この通路６に、循環冷媒に対し同一圧
力条件下で飽和温度の高い冷媒を封入し、圧縮機１の吐
出ガス温度を感受する感温筒７１と、圧縮機１の吐出ガ
ス圧力を取り込むパイロット通路７２とをもち、吐出ガ
スの過熱度を所定値に制御する感温膨張弁７を介装した
冷凍装置において、前記パイロット通路７２に、吐出ガ
スの圧力又は温度が設定値を超えるとき、このパイロッ
ト通路７２を高圧域に対し低圧の低圧域に開いて、該パ
イロット通路７２のパイロット圧力を低圧側に逃がす圧
力調節手段８を設けた。

【０００９】請求項２記載の発明は、圧力調節手段８を
簡易に構成するため、図２に示すように、この圧力調節
手段８が、パイロット通路７２を低圧域に開く連通ライ
ン９に介装され、パイロット通路７２のパイロット圧力
で作動して該通路７２を低圧域に対し開閉する弁体８１
と、この弁体８１の作動圧力を設定する付勢体８２とを
もつ圧力調節弁８０から成る構成とした。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明では、図１に示すように、
吐出ガスが高圧高温となる運転領域にあって、その吐出
ガスの圧力又は温度が設定値を超えるとき、圧力調節手
段８により、感温膨張弁７のパイロット通路７２が低圧
域に開かれ、該パイロット通路７２のパイロット圧力が
低圧側に逃がされる。これにより、感温膨張弁７では、
感温筒７１側からの圧力によって、その開度が大きくさ
れ、液インジェクション通路６に移送する液量が増え、
インジェクションポート１６を経て圧縮機１の中間圧力
室に注入される液量が増える。このため、図３に示すよ
うに、吐出ガスの過熱度は小さくなり、吐出ガスの温度
上昇を抑制できると共に、圧縮機１の冷却が確保でき
る。

【００１１】一方、このように吐出ガスの過熱度が小さ
くされても、該過熱度が小さくされる吐出ガスの高圧高
温条件下では、吐出ガスの風量自体が小さいため、吐出
通路内での油分離能力に十分余裕があり、過熱度の低下
に伴う油分離効率の悪化は問題とならない。又、給油の
面からも、過熱度が小さくなる吐出ガスの高圧高温条件
下では、高低差圧が十分に確保でき、油の移送力を大き
く確保できて、給油量を十分に確保できると共に、給油
箇所に至るまでの油移送経路において、十分な減圧によ
り、油中に溶けた冷媒を蒸発でき、油の粘度も維持でき
る。

【００１２】こうして、吐出ガスが高圧高温となる運転
領域において、圧縮機１の冷却を十分に確保できると共
に、高い潤滑性能も維持でき、圧縮機１の信頼性を向上
することができるのである。

【００１３】請求項２記載の発明では、図２に示すよう
に、吐出ガスが高圧高温となる運転領域において、その
吐出ガスの圧力、即ちパイロット通路７２に取り込むパ
イロット圧力が、付勢体８２による設定圧を超えると
き、弁体８１が作動して連通ライン９が開かれ、パイロ
ット通路７２が低圧域に開かれる。これにより、感温膨
張弁７の開度が大きくなり、液インジェクション通路６
から圧縮機１の中間圧力室に注入される液量が増え、吐
出ガスの過熱度が小さくなり、吐出ガスの温度上昇を抑
制できると共に、圧縮機１の冷却が確保できる。

【００１４】このように、弁体８１と付勢体８２とをも
つ圧力調節弁８０による自己圧力感知により、吐出ガス
が高圧高温となる運転領域において、自動的にインジェ
クション液量を増して、過熱度を低下させるため、それ
だけ構成を簡易にすることができる。

【００１５】

【実施例】図１において、１はケーシング１１の内部に
スクリューロータ１２を内装したスクリュー型の圧縮機
であり、吸入ポート１３から吸い込む低圧の吸入ガス冷
媒を、スクリューロータ１２に設けるスクリュー溝１４
の内部で圧縮し、吐出ポート１５から高圧の吐出ガスを
吐き出すようにしている。スクリュー溝１４内における
吸入ガスの閉じ切り部以降には、圧縮途上の中間圧力室
に開口するインジェクションポート１６を設けている。
尚、図示のものでは、スクリューロータ１２を一つとし
たシングルタイプのものを示したが、一対のスクリュー
ロータを備えるダブルタイプのものであってもよい。更
に、圧縮機１の型式は、スクリュー型に限らず、スクロ
ール型等であってもよい。

【００１６】圧縮機１の吐出側から吸入側にかけては、
高圧の吐出ガスを凝縮して高圧液とする凝縮器２、その
凝縮した高圧液を溜める受液器２０、高圧液冷媒を減圧
して低圧液とする減圧機構３、低圧液を蒸発させて低圧
ガスとする蒸発器４を、順次、高圧ガス管５１、高圧液
管５２，５３、低圧液管５４、低圧ガス管５５を介して
接続し、冷凍サイクルを構成するようにしている。循環
冷媒には、フロン２２を用いている。

【００１７】インジェクションポート１６には、受液器
２０から延びる配管から成る液インジェクション通路６
を接続しており、この通路６に、循環冷媒に対し同一圧
力条件下で飽和温度の高い冷媒であるフロン１２を内部
に封入し、圧縮機１の吐出ガス温度を感受する感温筒７
１と、圧縮機１の吐出ガス圧力を取り込む小径配管から
成るパイロット通路７２とをもち、吐出ガスの過熱度を
所定値に制御する感温膨張弁７を介装している。感温膨
張弁７は、既知の通り、感温筒７１の圧力と、パイロッ
ト通路７２のパイロット圧力及び設定バネ７３のバネ力
の加算値とを、ダイアフラム７４を介して対抗させ、ダ
イアフラム７４に弁竿７５を介して直結する弁体７６を
作動させて、通路６を開閉するようにしたものである。

【００１８】以上の構成において、パイロット通路７２
に、吐出ガスの圧力又は温度が設定値を超えるとき、こ
のパイロット通路７２を高圧域に対し低圧の低圧域であ
る圧縮機１の吸入ポート１３に開いて、パイロット圧力
を低圧側に逃がす圧力調節手段８を設ける。

【００１９】具体的に、圧力調節手段８は、パイロット
通路７２の途中部から分岐させて吸入ポート１３に接続
する配管から成る連通ライン９に介装する圧力調節弁８
０で構成している。

【００２０】圧力調節手段８を構成する圧力調節弁８０
は、図２に示すように、本体８００の内部に、連通ライ
ン９の一次側９１から取り込むパイロット通路７２のパ
イロット圧力で作動して該一次側９１を低圧側の２次側
９２に対し開閉するボール式の弁体８１と、この弁体８
１の作動圧力を設定するコイルスプリングから成る付勢
体８２とをもち、パイロット圧力が付勢体８２で設定す
る圧力を超えると、弁体８１を弁座８３から離間させ
て、連通ライン９の一次側９１と二次側９２とを連通さ
せ、パイロット通路７２のパイロット圧力を低圧側に逃
がすものである。尚、図２において、８４は付勢体８２
の設定圧を調節するネジ込み式の調節体、８５は付勢体
８２側と弁体８１側とを連結させる連結棒、８６は弁体
８１の作動を安定化させるベローズである。

【００２１】以上の構成により、吐出ガスが高圧高温と
なる運転領域となって、その吐出ガスの圧力、即ちパイ
ロット通路７２に取り込むパイロット圧力が、付勢体８
２による設定圧を超えるとき、弁体８１が自動的に開い
て連通ライン９が開かれ、パイロット通路７２が低圧域
に開かれる。これにより、感温膨張弁７の開度が大きく
なり、液インジェクション通路６から圧縮機１の中間圧
力室に注入される液量が増え、吐出ガスの過熱度が小さ
くなり、吐出ガスの温度上昇を抑制できると共に、圧縮
機１の冷却が確保できるのである。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、吐出ガス
が高圧高温となる運転領域において、圧縮機１へのイン
ジェクション液量を決める感温膨張弁７のパイロット圧
力を制御して、そのインジェクション液量を増すため、
吐出ガスの過熱度を低下できて圧縮機１の冷却を十分に
確保できると共に、高い潤滑性能も維持でき、圧縮機１
の信頼性を向上しつつ、運転範囲を拡大することができ
る。

【００２３】請求項２記載の発明によれば、圧力調節弁
８０による自己圧力感知により、吐出ガスが高圧高温と
なる運転領域において、自動的にインジェクション液量
を増して、過熱度を低下させるため、それだけ構成を簡
易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷凍装置の配管図。

【図２】同冷凍装置に用いる圧力調節弁の断面図。

【図３】同冷凍装置の効果を従来例との対比で示す温度
対圧力特性図。

【図４】従来例の配管図。

【符号の説明】

１；圧縮機、１６；インジェクションポート、６；液イ
ンジェクション通路、７；感温膨張弁、７１；感温筒、
７２；パイロット通路、８；圧力調節手段、８０；圧力
調節弁、８１；弁体、８２；付勢体、９；連通ライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機（１）に、圧縮途上の中間圧力室に
   開口するインジェクションポート（１６）を備え、この
   インジェクションポート（１６）に、高圧域から延びる
   液インジェクション通路（６）を接続して、この通路
   （６）に、循環冷媒に対し同一圧力条件下で飽和温度の
   高い冷媒を封入し、圧縮機（１）の吐出ガス温度を感受
   する感温筒（７１）と、圧縮機（１）の吐出ガス圧力を
   取り込むパイロット通路（７２）とをもち、吐出ガスの
   過熱度を所定値に制御する感温膨張弁（７）を介装した
   冷凍装置において、前記パイロット通路（７２）に、吐
   出ガスの圧力又は温度が設定値を超えるとき、このパイ
   ロット通路（７２）を高圧域に対し低圧の低圧域に開い
   て、該パイロット通路（７２）のパイロット圧力を低圧
   側に逃がす圧力調節手段（８）を設けたことを特徴とす
   る冷凍装置。
2. 【請求項２】圧力調節手段（８）が、パイロット通路
   （７２）を低圧域に開く連通ライン（９）に介装され、
   パイロット通路（７２）のパイロット圧力で作動して該
   通路（７２）を低圧域に対し開閉する弁体（８１）と、
   この弁体（８１）の作動圧力を設定する付勢体（８２）
   とをもつ圧力調節弁（８０）から成る請求項１記載の冷
   凍装置。