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公開番号2025025942
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131223
出願日2023-08-10
発明の名称冷凍装置及び冷凍方法
出願人エスペック株式会社
代理人個人,個人
主分類F25B 1/00 20060101AFI20250214BHJP(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】圧縮機における圧縮過程の途中部位への冷媒のインジェクションを可能としつつ省エネルギー化を図る。
【解決手段】冷凍装置10は、メイン回路15から分岐するとともに過冷却器12を経由して圧縮機1の圧縮過程の途中部位に冷媒を注入する第1インジェクション流路16と、第1インジェクション流路16において過冷却器12よりも上流に配置された第1インジェクション調整弁11と、第1インジェクション流路16による注入冷媒の過熱度が目標過熱度になるように第1インジェクション調整弁11を制御する第1弁制御手段104と、冷凍要求度を受け取る受付部101と、受付部101が受け取った冷凍要求度が第1冷凍要求度である場合に目標過熱度を第1値とし、受け取った冷凍要求度が第1冷凍要求度よりも低い第2冷凍要求度である場合に、目標過熱度を第1値よりも高い第2値とする目標過熱度制御手段102と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮機、凝縮器、過冷却器、膨張機構及び蒸発器が設けられ、冷媒を循環させるメイン回路と、
前記凝縮器よりも下流側において前記メイン回路から分岐するとともに前記過冷却器を経由して前記圧縮機における圧縮過程の途中部位に冷媒を注入させる第１インジェクション流路と、
前記第１インジェクション流路において、前記過冷却器よりも上流側の位置に配置された第１インジェクション調整弁と、
前記第１インジェクション流路を通して前記圧縮機に注入される冷媒の過熱度が目標過熱度になるように前記第１インジェクション調整弁を制御する第１弁制御手段と、
冷凍要求度を受け取る受付部と、
前記受付部が受け取った前記冷凍要求度が第１冷凍要求度である場合に、前記目標過熱度を第１値とし、前記受付部が受け取った前記冷凍要求度が前記第１冷凍要求度よりも低い冷凍要求度である第２冷凍要求度である場合に、前記目標過熱度を前記第１値よりも高い第２値とする目標過熱度制御手段と、
を備えている、冷凍装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１弁制御手段は、前記圧縮機の吐出管温度が閾値を超えないことを条件として、前記冷媒の過熱度が前記目標過熱度になるように前記第１インジェクション調整弁を制御する、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記凝縮器よりも下流側において前記メイン回路から分岐し、前記凝縮器で得られた冷媒を前記圧縮機における圧縮過程の途中部位に注入させる第２インジェクション流路を備えている、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記第２インジェクション流路に配置され、冷媒の流量を調整可能な第２インジェクション調整弁と、
前記圧縮機の吐出管温度を検出する吐出管温度検出器と、
前記吐出管温度検出器による検出結果に応じて、前記第２インジェクション調整弁を制御する第２弁制御手段と、
を備えている、請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記目標過熱度制御手段は、前記受付部が受け取った前記冷凍要求度の値が低くなるのにしたがって前記目標過熱度が次第に大きくなるように前記目標過熱度の値を設定する、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記凝縮器よりも下流側において前記メイン回路から分岐し、前記凝縮器で得られた冷媒を前記圧縮機における圧縮過程の途中部位に注入させる第２インジェクション流路を備え、
前記第１弁制御手段は、前記受付部が受け取った冷凍要求度が前記第２冷凍要求度よりも低い冷凍要求度である第３冷凍要求度である場合には、前記第１インジェクション流路による前記圧縮機への冷媒の注入が停止されるように前記第１インジェクション調整弁を制御する、請求項５に記載の冷凍装置。
【請求項７】
圧縮機、凝縮器、過冷却器、膨張機構及び蒸発器が設けられ、冷媒を循環させるメイン回路と、
前記凝縮器よりも下流側において前記メイン回路から分岐するとともに前記過冷却器を経由して前記圧縮機における圧縮過程の途中部位に冷媒を注入させる第１インジェクション流路と、
前記第１インジェクション流路において、前記過冷却器よりも上流側の位置に配置された第１インジェクション調整弁と、
を備えた冷凍装置を用いた冷凍方法であって、
受付部が冷凍要求度を受け取り、
前記受付部が受け取った冷凍要求度が第１冷凍要求度である場合に、目標過熱度を第１値に設定し、前記受付部が受け取った冷凍要求度が前記第１冷凍要求度よりも低い冷凍要求度である第２冷凍要求度である場合に、前記目標過熱度を前記第１値よりも高い第２値に設定し、
前記第１インジェクション流路を通して前記圧縮機に注入される冷媒の過熱度が前記目標過熱度になるように前記第１インジェクション調整弁を制御する、冷凍方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置及び冷凍方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、冷凍回路に設けられた圧縮機の中間圧にガス冷媒を注入する流路が設けられた冷凍装置が知られている。具体的に、冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、エコノマイザー熱交換器、膨張弁及び蒸発器がこの順に設けられて冷媒を循環させるメイン回路と、このメイン回路に接続された中間インジェクション回路と、を備えている。中間インジェクション回路は、凝縮器で凝縮された液冷媒を第２膨張弁で減圧した後、メイン回路におけるエコノマイザー熱交換器を通過させて液冷媒を気化させた上で圧縮機の中間圧に注入させる。中間インジェクション回路に設けられた第２膨張弁は、圧縮機から吐出されるガス冷媒の過熱度が所定の過熱度になるように制御される。これにより、中間インジェクション回路を通して圧縮機に注入される冷媒を飽和状態にして、圧縮機のダメージを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－６０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の冷凍装置では、圧縮機の中間圧にガスインジェクションすることによって吐出管温度を制御することが可能である。しかし、省エネの観点からは改善の余地が残されている。すなわち、圧縮機にガス冷媒が注入されることにより、圧縮機の動力が増大してしまうため、省エネの観点からは改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機における圧縮過程の途中部位への冷媒のインジェクションを可能としつつ、省エネルギー化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明に係る冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、過冷却器、膨張機構及び蒸発器が設けられ、冷媒を循環させるメイン回路と、前記凝縮器よりも下流側において前記メイン回路から分岐するとともに前記過冷却器を経由して前記圧縮機における圧縮過程の途中部位に冷媒を注入させる第１インジェクション流路と、前記第１インジェクション流路において、前記過冷却器よりも上流側の位置に配置された第１インジェクション調整弁と、前記第１インジェクション流路を通して前記圧縮機に注入される冷媒の過熱度が目標過熱度になるように前記第１インジェクション調整弁を制御する第１弁制御手段と、冷凍要求度を受け取る受付部と、前記受付部が受け取った前記冷凍要求度が第１冷凍要求度である場合に、前記目標過熱度を第１値とし、前記受付部が受け取った前記冷凍要求度が前記第１冷凍要求度よりも低い冷凍要求度である第２冷凍要求度である場合に、前記目標過熱度を前記第１値よりも高い第２値とする目標過熱度制御手段と、を備えている。
【０００７】
本発明に係る冷凍装置では、第１インジェクション流路が過冷却器を経由しているため、第１インジェクション流路を流れる冷媒によって、メイン回路を流れる冷媒を過冷却することができる。しかも、第１インジェクション流路は、冷媒を圧縮機における圧縮過程の途中部位に注入するための流路であるため、メイン回路から第１インジェクション流路に冷媒が流れる場合であっても、蒸発器に流れる流量が減らない状態でメイン回路に冷媒を循環させることができる。また、第１インジェクション調整弁の開度を変えることによって第１インジェクション流路を流れる冷媒の流量を変えることにより、メイン回路において過冷却器を通過する冷媒の過冷却度を変えることができるため、それに応じて冷凍能力を調整することができる。
【０００８】
一方で、第１インジェクション流路を通して圧縮機に注入される冷媒の過熱度も変化する。第１弁制御手段が第１インジェクション調整弁を制御するに際し、第１弁制御手段は、冷媒の過熱度が目標過熱度になるように第１インジェクション調整弁を制御する。受付部が受け取った冷凍要求度が第１冷凍要求度である場合には、目標過熱度として第１値が目標過熱度制御手段によって与えられる。また、受け取った冷凍要求度が第１冷凍要求度よりも低い冷凍要求度である第２冷凍要求度である場合には、目標過熱度として第１値よりも高い第２値が与えられる。つまり、冷凍要求度が比較的高い場合（第１冷凍要求度の場合）に比べ、冷凍要求度が比較的低い場合（第２冷凍要求度）のとき、目標過熱度が高くなるように目標過熱度が設定される。このため、目標過熱度が一定値に維持される場合に比べ、冷凍要求度が比較的低い場合において、第１インジェクション調整弁の開度がより閉じるように制御される。このため、第１インジェクション流路を通して圧縮機における圧縮過程の途中部位に注入される冷媒の流量がより低減される。したがって、目標過熱度が一定値に維持される場合と比べて、より注入流量を低減できるため、圧縮機の仕事量（動力）をより低減することができる。このため、冷凍要求度が比較的低い場合に、圧縮機の動力がより低減できて、省エネルギー化を図ることができる。
【０００９】
前記冷凍装置において、前記第１弁制御手段は、前記圧縮機の吐出管温度が閾値を超えないことを条件として、前記冷媒の過熱度が前記目標過熱度になるように前記第１インジェクション調整弁を制御してもよい。
【００１０】
この態様では、冷媒の過熱度を目標過熱度に制御する場合に、圧縮機の吐出管温度が閾値を超えないことが条件となる。つまり、吐出管温度制御が目標過熱度制御に優先される。したがって、冷凍要求度が比較的低い場合に吐出管温度が上がり過ぎないようにすることができるため、圧縮機への悪影響を抑えつつ省エネルギー化を図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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