JPH09126565A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構成で、効果的に需要電力の平
準化に寄与することができる冷凍装置を提供する。 【解決手段】 冷凍装置１は、圧縮機２、凝縮器３、受
液器４、膨張弁６及び冷却器７などを環状に配管接続し
て成るものであって、受液器４内に貯留された液冷媒の
一部を昇圧した後、凝縮器３内に注入する手段を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低温ショーケース
や冷蔵庫、空調機器などにおいて使用される冷凍装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりスーパーマーケットやコンビニ
エンスストアにおいては、例えば特開平５−６０４０２
号公報（Ｆ２５Ｂ１／００）に示される如き冷凍装置を
備えた低温ショーケースが設置されている。即ち、係る
冷凍装置は電動圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁（或い
は、キャピラリーチューブ。これらは減圧装置と称され
る。）及び冷却器を順次環状に配管接続して構成されて
おり、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を凝縮
器にて空冷し、凝縮した後、受液器に一旦貯留し、液冷
媒のみを取り出して膨張弁にて減圧し、冷却器に流入さ
せてそこで蒸発させることにより、所定の冷却効果を得
るものである。

【０００３】ここで、夏季の日中などに外気温度が上昇
すると、凝縮器での放熱が緩慢となり、冷媒の液化が十
分に進まずに凝縮器の出口にはフラッシュガスと称され
る気泡が混在するようになる。係るフラッシュガスが膨
張弁に至ると、体積の増大により圧力降下が大きくな
り、十分な冷媒循環量を確保できなくなる。前記受液器
は係る問題を解消するために設けられており、受液器内
では凝縮器から流入した冷媒は液とガスに分離され、膨
張弁にはこのうちの液冷媒のみが送られる。また、低温
ショーケースを据え付けた後の所謂プルダウン時の如
き、冷媒循環量が急増する状況にも対応できるように、
受液器内には十分な量の冷媒が確保貯留されるように封
入量が設定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、係る低温シ
ョーケースはスーパーマーケットにおいては多数設置さ
れるため、その電力消費量は店舗で消費される電力量の
うちの大きな割合を占める。また、コンビニエンススト
アでは台数は少ないものの、店舗自体の数が多いため、
各店舗における総電力量は相当のものとなる。

【０００５】一方で、近年では効率的な電力消費を目的
として、夏季などにおけるピーク需要電力の平準化が叫
ばれているが、夏季には外気温度が上昇するため、凝縮
器における冷媒の凝縮温度も上昇し、これに伴って低温
ショーケースの冷却能力も低下する。そのため、圧縮機
は全力運転状態となり、消費電力が増大して平準化の妨
げとなる。

【０００６】これを解消する手段としては、凝縮器に水
を散布して気化させることにより、凝縮熱を奪う散水式
や、夜間に氷を生成して蓄熱しておいて、日中当該氷を
融解させ、潜熱を取り出すことによって凝縮を促進する
蓄熱式（電力負荷の夜間シフト）などの手段が考えられ
るが、前者の散水式では多湿環境（夏季は概ね多湿とな
る）において効果が低下すると共に、後者の蓄熱式では
設備が大がかりとなり、コンビニエンスストアなどの小
型店舗では導入できない問題があった。

【０００７】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、比較的簡単な構成で、効
果的に需要電力の平準化に寄与することができる冷凍装
置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の冷凍装置は、圧
縮機、凝縮器、受液器、減圧装置及び冷却器などを環状
に配管接続して成るものであって、受液器内に貯留され
た液冷媒の一部を昇圧した後、凝縮器内に注入する手段
を設けたものである。請求項２の発明の冷凍装置は、上
記において受液器の液冷媒出口と凝縮器の入口とを連通
する連通配管と、この連通配管に設けられた液冷媒ポン
プとを備えたものである。

【０００９】請求項３の発明の冷凍装置は、上記におい
て凝縮器の温度を検出するセンサーと、このセンサーの
出力に基づき、凝縮器の温度が所定の値に上昇した場合
に液冷媒ポンプを運転する制御装置を設けたものであ
る。請求項４の発明の冷凍装置は、請求項２においてタ
イマを備えた制御装置を設け、この制御装置は、一日の
うちで電力需要がピークとなる期間、液冷媒ポンプを運
転するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の冷凍装置１の冷媒回路
図である。実施例の冷凍装置はスーパーマーケットやコ
ンビニエンスストアなどの店舗に設置される低温ショー
ケースを冷却するものであり、電動圧縮機２と、プレー
トフィン型熱交換器から成る凝縮器３と、受液器４と、
減圧装置としての膨張弁６、同様のプレートフィン型熱
交換器から成る冷却器７及びアキュムレータ８を順次環
状に配管接続することにより、冷凍サイクルが構成され
ている。

【００１１】即ち、前記凝縮器３を構成する冷媒配管１
１の入口１１Ａは、圧縮機２の吐出側２Ｄに接続された
高圧配管１２に接続されている。そして、冷媒配管１１
の出口は受液器４内において開口しており、この受液器
４内底部に開口した高圧液配管１３は受液器４の第１の
液冷媒出口４Ａから引き出されて膨張弁６に接続されて
いる。この膨張弁６は、冷却器７の出口に取り付けられ
た感温筒６Ｓの感知する冷媒温度に基づいて絞り具合を
調整し、冷却器７における冷媒の乾き度を調節する。

【００１２】そして、膨張弁６は冷却器７の入口に接続
され、冷却器７の出口はアキュムレータ８内に開口した
低圧配管１４に接続されている。アキュムレータ８内に
は上部に開口した低圧ガス配管１６が設けられており、
この低圧ガス配管１６は圧縮機２の吸込側２Ｓに接続さ
れている。また、前記受液器４内底部には第１の連通配
管２１Ａが開口し、受液器４の第２の液冷媒出口４Ｂか
ら引き出されており、この第１の連通配管２１Ａは液冷
媒ポンプ２２の吸引側に接続されている。この液冷媒ポ
ンプ２２の吐出側には第２の連通配管２１Ｂが接続され
ており、この第２の連通配管２１Ｂは凝縮器３の冷媒配
管１１の入口１１Ａに連通されている。

【００１３】これら第１及び第２の連通配管２１Ａ、２
１Ｂによって受液器４の液冷媒出口４Ｂと凝縮器３の入
口１１Ａとを連通する連通配管２１が構成される。ま
た、２３は汎用マイクロコンピュータから成る液冷媒ポ
ンプ２２の制御装置であり、この制御装置２３には凝縮
器３の冷媒配管１１の温度を検出するように設けられた
センサー２４の出力が入力接続されている。尚、凝縮器
３は図示しない送風機にて空冷される。

【００１４】以上の構成で圧縮機２が運転されると、圧
縮機２の吐出側２Ｄから吐出された高温高圧のガス冷媒
は、高圧配管１２を経て入口１１Ａから凝縮器３の冷媒
配管１１内に流入する。凝縮器３内に流入したガス冷媒
は空冷され、放熱して徐々に凝縮液化して行く（図２中
ハッチングで示すのは液冷媒、気泡はフラッシュガ
ス）。

【００１５】凝縮器３を経た冷媒は受液器４内に流入
し、そこに一旦貯留されることによって、底部の液冷媒
と上部の未凝縮ガス冷媒とに分離される。そして、底部
の液冷媒のみが第１の液冷媒出口４Ａから高圧液配管１
３に流出し、膨張弁６にて絞られ、減圧された後、冷却
器７に流入する。冷却器７に流入した冷媒はそこで蒸発
するので、周囲から気化熱を奪って冷却作用を発揮す
る。そして、冷却器７から流出した冷媒は低圧配管１４
を経てアキュムレータ８に流入する。アキュムレータ８
に流入した冷媒はそこで未蒸発の液冷媒とガス冷媒とに
分離され、ガス冷媒のみが低圧ガス配管１６に流出して
圧縮機２の吸込側２Ｓに吸引されることになる。

【００１６】ここで、夏季の日中などに外気温度が上昇
し、凝縮器３における冷媒の凝縮温度が例えば＋５０℃
に上昇すると、制御装置２３はセンサー２４の出力に基
づいて液冷媒ポンプ２２を運転する。この液冷媒ポンプ
２２が運転されると、受液器４内底部に貯留された液冷
媒の一部が第２の液冷媒出口４Ｂから吸引され、第１の
連通配管２１Ａを経て液冷媒ポンプ２２にて昇圧された
後、第２の連通配管２１Ｂを経て凝縮器３の入口１１Ａ
に注入される。

【００１７】係る液冷媒の注入により、凝縮器３の冷媒
配管１１内では入口１１Ａ付近から液冷媒の割合が増加
するため（図２）、この液冷媒のエンタルピーにて凝縮
器３の温度は低下する。また、液冷媒の熱伝導係数はガ
ス冷媒よりも著しく高いので、凝縮器３における熱交換
も促進されるようになる。特に、受液器４内の圧力は凝
縮器３内よりも配管などの圧力損失分低くなっている
が、液冷媒は液冷媒ポンプ２２によって昇圧して注入す
るので、冷媒の移動は円滑なものとなる。

【００１８】これらにより、圧縮機２の負荷は著しく軽
減され、冷却能力が向上して消費電力も削減される。ま
た、係る夏季などの日中は需要電力がピークとなる期間
であるが、係る期間に消費電力の削減が図られることに
より、需要電力の平準化に著しく貢献することができる
ようになる。そして、凝縮器３における冷媒の凝縮温度
が例えば＋４５℃に低下したら、制御装置２３は液冷媒
ポンプ２２を停止するので、係る液冷媒の注入は停止す
る。即ち、液冷媒ポンプ２２は凝縮器３の温度が上昇し
た期間のみ運転されるので、寿命が延長される。

【００１９】尚、実施例では凝縮器３の凝縮温度に基づ
いて液冷媒ポンプ２２の運転を制御したが、それに限ら
ず、制御装置２３自体にタイマ機能を設け、例えば一日
のうちで需要電力がピークとなる午後１時〜午後４時ま
での期間のみ液冷媒ポンプ２２を運転させても良い。係
る時間制御によれば、需要電力がピークとなる期間に合
わせて圧縮機２の消費電力を削減できるようになるの
で、需要電力の平準化に的確に寄与できるようになる。

【００２０】また、実施例では低温ショーケースの冷凍
装置１に本発明を適用したが、それに限らず、冷蔵庫や
空調機器に適用しても本発明は有効である。更に、実施
例に示した膨張弁や各種数値は、それに限定されるもの
では無く、減圧装置はキャピラリーチューブなどであっ
ても良く、また、数値は機器の能力に合わせて適宜設定
されるものとする。

【００２１】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、圧縮
機、凝縮器、受液器、減圧装置及び冷却器を環状に配管
接続して成る冷凍装置において、受液器内に貯留された
液冷媒の一部を昇圧した後、凝縮器内に注入する手段を
設けたので、受液器内に十分に貯留された液冷媒の持つ
エンタルピーによって、凝縮器における冷媒の凝縮温度
を低下させることができる。従って、圧縮機の負荷が軽
減され、消費電力の削減を図って需要電力の平準化に効
果的に寄与することが可能となる。

【００２２】特に、液冷媒は昇圧した後、凝縮器に注入
するので、凝縮器への液冷媒の注入は円滑に行われると
共に、液冷媒はガス冷媒よりも熱伝達係数が高いので、
凝縮器内における液冷媒の割合が増大することにより、
熱交換は促進されるようになる。これによって、圧縮機
の負荷は一層軽減されるようになるものである。また、
請求項２の発明によれば、上記発明を受液器の液冷媒出
口と凝縮器の入口とを連通する連通配管と、この連通配
管に設けられた液冷媒ポンプとを設けて構成したので、
構造が極めて簡単で安価なものとなると共に、既存の設
備への適用、即ち改造が極めて容易なものとなり、汎用
性にも富むものとなる。

【００２３】更に、請求項３の発明によれば、上記に加
えて凝縮器の温度を検出するセンサーと、このセンサー
の出力に基づき、凝縮器の温度が所定の値に上昇した場
合に液冷媒ポンプを運転する制御装置を設けたので、需
要電力がピークとなる夏季などの日中、凝縮温度が上昇
する期間に合わせて凝縮器への液冷媒供給を実行するこ
とができるようになる。

【００２４】従って、需要電力の平準化に効果的に寄与
できるようになると共に、液冷媒ポンプの寿命も延長す
ることが可能となるものである。更にまた、請求項４の
発明によれば、請求項２に加えてタイマを備えた制御装
置を設け、この制御装置は、一日のうちで電力需要がピ
ークとなる期間、液冷媒ポンプを運転するので、需要電
力がピークとなる期間に合わせて凝縮器への液冷媒供給
を実行することができるようになる。

【００２５】従って、需要電力の平準化に的確に寄与で
きるようになると共に、同様に液冷媒ポンプの寿命も延
長することが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍装置の冷媒回路図である。

【図２】本発明の凝縮器内の冷媒の状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 冷凍装置 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 受液器 ６ 膨張弁（減圧装置） ７ 冷却器 １１Ａ 入口 ２１ 連通配管 ２２ 液冷媒ポンプ ２３ 制御装置 ２４ センサー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、受液器、減圧装置及び
   冷却器などを環状に配管接続して成る冷凍装置におい
   て、 前記受液器内に貯留された液冷媒の一部を昇圧した後、
   前記凝縮器内に注入する手段を設けたことを特徴とする
   冷凍装置。
2. 【請求項２】 受液器の液冷媒出口と凝縮器の入口とを
   連通する連通配管と、この連通配管に設けられた液冷媒
   ポンプとを備えたことを特徴とする請求項１の冷凍装
   置。
3. 【請求項３】 凝縮器の温度を検出するセンサーと、こ
   のセンサーの出力に基づき、前記凝縮器の温度が所定の
   値に上昇した場合に液冷媒ポンプを運転する制御装置を
   設けたことを特徴とする請求項２の冷凍装置。
4. 【請求項４】 タイマを備えた制御装置を設け、この制
   御装置は、一日のうちで電力需要がピークとなる期間、
   液冷媒ポンプを運転することを特徴とする請求項２の冷
   凍装置。