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公開番号2024178902
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-25
出願番号2024072913
出願日2024-04-26
発明の名称冷却装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類F25B 1/10 20060101AFI20241218BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】中間熱交換器を備える冷却装置において、冷却効率をより向上させることが可能な冷却装置を提供する。
【解決手段】この冷却装置100では、二段圧縮機1と、凝縮器またはガスクーラ2と、第1膨張弁3と、第1膨張弁3において膨張された冷媒を蒸発させて、第2圧縮部1bに供給する蒸発部4aと、凝縮器またはガスクーラ2を通過した冷媒のうち残りの冷媒が冷却される冷却部4bとを含み、蒸発部4a内の冷媒と冷却部4b内の冷媒との間において熱交換を行う、中間熱交換器4と、第2膨張弁5と、蒸発器6と、中間熱交換器4の蒸発部4aの入口における冷媒の温度に少なくとも基づいて、第1膨張弁3の開度を調整する制御を行う制御部7を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒を圧縮する第１圧縮部と、前記第１圧縮部により圧縮された冷媒をさらに圧縮する第２圧縮部とを含む二段圧縮機と、
前記第２圧縮部から供給された冷媒を凝縮する凝縮器、または前記第２圧縮部から供給された冷媒を冷却するガスクーラと、
前記凝縮器で凝縮されたまたは前記ガスクーラで冷却された冷媒のうち一部が供給され、供給された冷媒を膨張する第１膨張弁と、
前記第１膨張弁において膨張された冷媒を蒸発させて、前記第２圧縮部に供給する蒸発部と、前記凝縮器または前記ガスクーラを通過した冷媒のうち残りの冷媒が冷却される冷却部とを含み、前記蒸発部内の冷媒と前記冷却部内の冷媒との間において熱交換を行う、中間熱交換器と、
前記中間熱交換器の前記冷却部の下流に配置され、冷媒を膨張する第２膨張弁と、
前記第２膨張弁の下流に配置され、冷媒を蒸発させることにより冷却対象空間を冷却する、蒸発器と、
前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度に少なくとも基づいて、前記第１膨張弁の開度を調整する制御を行う制御部とを備える、冷却装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度に少なくとも基づいて、前記中間熱交換器の冷却効率を向上させるように、前記第１膨張弁の開度を調整する制御を行う、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度と、前記中間熱交換器の前記冷却部の出口における冷媒の温度との両方に基づいて、前記第１膨張弁の開度を調整する制御を行う、請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度と、前記中間熱交換器の前記冷却部の出口における冷媒の温度との差が設定値になるように、前記第１膨張弁の開度を調整する制御を行う、請求項３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度と、前記中間熱交換器の前記冷却部の出口における冷媒の温度との差の設定値に近づくように、前記制御部は、前記第１膨張弁の開度を調整する制御を行う、請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度と、前記中間熱交換器の前記冷却部の出口における冷媒の温度との差が設定値近傍になり、かつ、前記中間熱交換器の前記冷却部の出口における冷媒の温度が上昇した場合に、前記第１膨張弁の開度を小さくする第１制御と、前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度と、前記中間熱交換器の前記冷却部の出口における冷媒の温度との差が設定値近傍より大きい場合に、前記第１膨張弁の開度を大きくする第２制御と、を交互に行うように構成されている、請求項４に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記蒸発器の入口における前記冷媒の温度を取得し、前記蒸発器の入口における前記冷媒の温度と前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度との関係から前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度を推定し、推定した前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度に基づいて前記第１膨張弁の開度を調整する制御を行う、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度の実測値が、推定した前記中間熱交換器の前記蒸発部の入口における冷媒の温度になるように前記第１膨張弁の開度を調整する制御を行う、請求項７に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記冷却対象空間の温度が設定温度以下であり、かつ前記二段圧縮機の回転数が所定値以下の場合に、前記第１膨張弁を閉じる制御を行うことにより、前記冷却対象空間の冷え込みを抑制するように構成されている、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項１０】
冷媒を圧縮する第１圧縮部と、前記第１圧縮部により圧縮された冷媒をさらに圧縮する第２圧縮部とを含む二段圧縮機と、
前記第２圧縮部から供給された冷媒を凝縮する凝縮器、または前記第２圧縮部から供給された冷媒を冷却するガスクーラと、
前記凝縮器で凝縮されたまたは前記ガスクーラで冷却された冷媒のうち一部が供給され、供給された冷媒を膨張する第１膨張弁と、
前記第１膨張弁において膨張された冷媒を蒸発させて、前記第２圧縮部に供給する蒸発部と、前記凝縮器または前記ガスクーラを通過した冷媒のうち残りの冷媒が冷却される冷却部とを含み、前記蒸発部内の冷媒と前記冷却部内の冷媒との間において熱交換を行う、中間熱交換器と、
前記中間熱交換器の前記冷却部の下流に配置され、冷媒を膨張する第２膨張弁と、
前記第２膨張弁の下流に配置され、冷媒を蒸発させることにより冷却対象空間を冷却する蒸発器と、
前記冷却対象空間の温度が設定温度以下であり、かつ前記二段圧縮機の回転数が所定値以下の場合に、前記第１膨張弁の開度を小さくする制御を行うことにより、前記冷却対象空間の冷え込みを抑制するように構成されている制御部と、を備える、冷却装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却装置に関し、特に、中間熱交換器を備える冷却装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、中間熱交換器を備える冷却装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、圧縮機と、凝縮器と、主膨張弁と、蒸発器と、中間熱交換器と、中間熱交換器に供給される冷媒を絞る電子膨張弁とを備えた冷凍装置が開示されている。特許文献１では、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮器で凝縮した後、凝縮器から中間熱交換器に冷媒を供給する。中間熱交換器は、第１部分と第２部分とを含み、凝縮器で凝縮された冷媒は、第１部分と第２部分とに各々分けて供給される。凝縮器と中間熱交換器の第１部分とが接続される流路には、電子膨張弁が設けられている。一方で、凝縮器と中間熱交換器の第２部分とが接続される流路には、電子膨張弁が設けられていない。中間熱交換器では、第１部分に供給された電子膨張弁によって減圧した冷媒と、第２部分に供給された冷媒との間において熱交換を行い、第１部分に供給された冷媒を蒸発させるとともに、第２部分に供給された冷媒を冷却する。第２部分において冷却された冷媒は、主膨張弁を介して蒸発器に供給される。また、第１部分において蒸発した冷媒は、圧縮機に供給される。さらに、特許文献１の冷凍装置は、圧縮機の入り口または出口に設定した温度検知器の検知結果と、予め定めた中間熱交換器の高圧側の入口と出口における目標温度との差に応じて、電子膨張弁の開度を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－１９２１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のような中間熱交換器を備える冷却装置の場合、中間熱交換器において蒸発器に供給される冷媒を冷却することにより、蒸発器に供給される冷媒の過冷却の程度を大きくし、蒸発器による冷却効率を向上させる。また、中間熱交換器の熱交換量が最大であると、冷媒の過冷却の程度が大きくなり、冷却効率を向上させることができる。しかしながら、中間熱交換器において過冷却された冷媒は、蒸発器において蒸発された後に圧縮機に供給されるため、圧縮機の入り口または出口の温度から中間熱交換器の熱交換量が最大か否かを推定することは困難であり、蒸発器による冷却効率を向上させることが困難である。
【０００６】
また、蒸発器において冷却する空気が設定温度よりも低く、蒸発器において冷却を弱めたい場合でも、蒸発器に供給する冷媒を中間熱交換器において冷却するため、蒸発器における冷却が過剰になる場合がある。この場合、圧縮機の運転を停止することと、運転を再開することを繰り返すことになる。そのため、冷却にムラができるため、冷却効率が悪くなる。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、中間熱交換器を備える冷却装置において、冷却効率をより向上させることが可能な冷却装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による冷却装置は、冷媒を圧縮する第１圧縮部と、第１圧縮部により圧縮された冷媒をさらに圧縮する第２圧縮部とを含む二段圧縮機と、第２圧縮部から供給された冷媒を凝縮する凝縮器、または第２圧縮部から供給された冷媒を冷却するガスクーラと、凝縮器で凝縮されたまたはガスクーラで冷却された冷媒のうち一部が供給され、供給された冷媒を膨張する第１膨張弁と、第１膨張弁において膨張された冷媒を蒸発させて、第２圧縮部に供給する蒸発部と、凝縮器またはガスクーラを通過した冷媒のうち残りの冷媒が冷却される冷却部とを含み、蒸発部内の冷媒と冷却部内の冷媒との間において熱交換を行う、中間熱交換器と、中間熱交換器の冷却部の下流に配置され、冷媒を膨張する第２膨張弁と、第２膨張弁の下流に配置され、冷媒を蒸発させることにより冷却対象空間を冷却する、蒸発器と、中間熱交換器の蒸発部の入口における冷媒の温度に少なくとも基づいて、第１膨張弁の開度を調整する制御を行う制御部とを備える。
【０００９】
この発明の第１の局面による冷却装置では、上記のように、中間熱交換器の蒸発部の入口における冷媒の温度に少なくとも基づいて、第１膨張弁の開度を調整する制御を行う制御部を備える。これにより、中間熱交換器の蒸発部の入口における冷媒の温度を測定することにより、中間熱交換器の熱交換量の変化量を取得することができるため、中間熱交換器の蒸発部の入口における冷媒の温度に基づいて、中間熱交換器の熱交換量を取得することができる。このため、蒸発部の入口における冷媒の温度に基づいて、中間熱交換器による熱交換量が最大になるように、第１膨張弁の開度を調整することができる。この結果、中間熱交換器を備える冷却装置において、冷却効率をより向上させることができる。
【００１０】
上記一の局面による冷却装置において、好ましくは、制御部は、中間熱交換器の蒸発部の入口における冷媒の温度に少なくとも基づいて、中間熱交換器の冷却効率を向上させるように、第１膨張弁の開度を調整する制御を行う。このように構成すれば、制御部が、冷却効率を向上させるように第１膨張弁の開度を調整するため、中間熱交換器の冷却効率をより向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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