(57)【要約】  複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を識別して冷媒に対応した効率の良い運転を可能とした冷凍装置を提供する。圧縮機、凝縮器、液溜め、サブクールコイルを順次冷媒配管で直列接続した冷媒回路と、凝縮器から流出した冷媒の一部を圧縮機の中間圧力部にインジェクションさせるインジェクション回路と、サブクールコイルの下流側で分岐した冷媒を減圧するインジェクション用膨張弁と、を備えた冷凍装置において、凝縮器と液溜めとの間、又はサブクールコイルとインジェクション用膨張弁との間に設置された温度検知手段及び圧力検知手段と、温度検知手段の検知値、及び圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて圧縮機の運転周波数、凝縮器ファンの回転数、及びインジェクション用膨張弁の開度のうち少なくとも一つを制御する制御装置と、を備える。
2017138058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、液溜め、サブクールコイルを順次冷媒配管で直列接続した冷媒回路と、前記凝縮器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機の中間圧力部にインジェクションさせるインジェクション回路と、前記サブクールコイルの下流側で分岐した冷媒を減圧するインジェクション用膨張弁と、を備えた冷凍装置において、
前記凝縮器と前記液溜めとの間、又は前記サブクールコイルと前記インジェクション用膨張弁との間に設置された温度検知手段及び圧力検知手段と、
前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて前記圧縮機の運転周波数、前記凝縮器ファンの回転数、及び前記インジェクション用膨張弁の開度のうち少なくとも一つを制御する制御装置と、を備える、冷凍装置。
【請求項２】
前記冷凍装置は、蒸発器及び膨張弁を有する負荷側装置と冷媒配管で接続されており、
前記制御装置は、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて前記負荷側装置の膨張弁の開度を制御する、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
冷媒の異常を報知する報知手段を備え、
前記制御装置は、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒が識別できないと判断した場合に前記報知手段を報知させる、請求項１又は２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記サブクールコイルと前記圧縮機の間から分岐して前記圧縮機の吸入側にインジェクションするインジェクションバイパス回路と、
前記インジェクション回路に設けられたインジェクション電磁弁と、
前記インジェクションバイパス回路に設けられたインジェクションバイパス電磁弁と、を備え、
前記制御装置は、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて前記インジェクション電磁弁及び前記インジェクションバイパス電磁弁の開閉を制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を識別して冷媒に対応した効率の良い運転を可能とした冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の流れを受けて、地球温暖化係数の低い新冷媒を封入冷媒する冷凍装置の開発が盛んに進められている。冷凍装置は、基本的に封入された冷媒を検知することができないため、指定していない冷媒が封入された場合には、冷媒特性の相違から最適な制御を行うことができない。また、複数種類の冷媒を封入すると、耐圧圧力や燃焼性の観点から安全性の確保が難しいため、冷凍装置に封入できる冷媒は、基本的に１種類である。そのため、顧客が封入冷媒を変更した場合は、圧縮機の回転数や膨張弁開度等の機器仕様が適切に調整された別の冷凍装置を再購入する必要があった。【０００３】
例えば、下記特許文献１には、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を選択して使用できる冷凍装置が開示されている。具体的には、圧縮機の駆動電流を検知する駆動電流検知手段と、圧縮機の吸入側及び吐出側の圧力と温度を検知する運転状態検知手段と、前記駆動電流検知手段及び前記運転状態検知手段からの検知データに基づき冷凍サイクルに封入されている冷媒の種類を判別し、冷媒の種類に応じて、予め冷媒別に設定された圧縮機の回転数範囲で圧縮機を制御する制御手段とを備えた構成である。【０００４】
また、下記特許文献２には、室外機と、各冷媒の専用機とした複数の室内機とで構成され、室内機が設計圧力となるように室外機の運転圧力を制御することで、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を選択して使用できる空気調和装置が開示されている。室外機の運転圧力は、圧縮機の吸入側及び排出側に設けられた圧力センサで検知された検知値に基づいて制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８９２４６号公報
【特許文献２】特開平１１−１１８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の冷凍装置は、冷凍装置に使用可能とされた冷媒毎に、圧縮機の吸入側及び吐出側の圧力と温度、圧縮機の運転周波数に基づく電流値を算出し、或いは実験により予め求めておき、制御装置などに備えられている記憶手段に記憶させておく必要がある。そのため、圧縮機が異なる冷凍装置を開発する場合、想定される冷媒毎に、運転状態に対応するデータを算出、又は測定しなければならない問題がある。
また、上記特許文献１及び特許文献２に開示された発明は、圧縮機の吸入側及び吐出側に設けた圧力検知手段で圧力を検知するので、圧縮機の中間圧力による影響を考慮できない。そのため、圧縮機の吸入側にインジェクションする方式の冷凍装置にのみ適用でき、低温用冷凍装置に通常採用されている中間圧力部（圧縮機中間ポート）に冷媒をインジェクションする方式の冷凍装置では、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を適切に識別できない問題がある。【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を識別して冷媒に対応した効率の良い運転が可能であり、特に低温用冷凍装置に通常採用されている圧縮機の中間圧力部に直接インジェクションする方式に採用して自動調整を行うことができる冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、液溜め、サブクールコイルを順次冷媒配管で直列接続した冷媒回路と、前記凝縮器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機の中間圧力部にインジェクションさせるインジェクション回路と、前記サブクールコイルの下流側で分岐した冷媒を減圧するインジェクション用膨張弁と、を備えた冷凍装置において、前記凝縮器と前記液溜めとの間、又は前記サブクールコイルと前記インジェクション用膨張弁との間に設置された温度検知手段及び圧力検知手段と、前記温度検知手段の検知値、及び前記圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別し、冷媒の種類に応じて前記圧縮機の運転周波数、前記凝縮器ファンの回転数、及び前記インジェクション用膨張弁の開度のうち少なくとも一つを制御する制御装置と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷凍装置によれば、液溜めを備えた冷凍サイクルにおいて、飽和液状態となる部分が液溜めにより固定されていることを応用し、凝縮器と液溜めとの間、或いはサブクールコイルとインジェクション用膨張弁との間に設置された温度検知手段の検知値、及び圧力検知手段の検知値に基づいて冷媒の種類を識別するので、想定される冷媒毎に運転状態に対応するデータの算出や測定をすることなく、封入された冷媒に対応した効率の良い運転を可能とすることができる。
また、本発明の冷凍装置によれば、凝縮器と液溜めとの間、或いはサブクールコイルとインジェクション用膨張弁との間に設置した温度検知手段及び圧力検知手段の検知値は、圧縮機の運転状況に依存しないので、圧縮機の中間圧力部（圧縮機中間ポート）に冷媒をインジェクションする方式において、大きな要素変更することなく採用して自動調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の概略構成を示すｐ−ｈ線図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒の種類と飽和液温度のデータの関係を示した表である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、本発明に係る冷凍装置の構成及び動作を図示した実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の概略構成を示すｐ−ｈ線図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒の種類と飽和液温度のデータの関係を示した表である。なお、各図面では各構成部材の大きさの関係が実際の大きさとは異なる場合がある。また、各図面において同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通するものとする。更に、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも一例であって、これらの記載に限定するものではない。
【００１２】
実施の形態１の冷凍装置１０１は、図１に示すように、例えば冷蔵庫や冷凍庫、空気調和装置、ショーケース等でなる負荷側装置１０３の室外機として使用されるものであり、負荷側装置１０３と延長配管１０３ａ、１０３ｂで接続されて冷凍サイクルが構成されている。この冷凍装置１０１は、封入された複数種類の冷媒を使用可能に構成され、該複数種類の冷媒の識別を行って、自動的に最適制御を実施することを実現したものである。複数種類の冷媒としては、例えばＲ４０４Ａ、Ｒ４１０ＡとＲ３２である。
【００１３】
冷凍装置１０１は、インバータ圧縮機（以下、圧縮機１と称する。）と、圧縮機１からの吐出ガスを空気と熱交換し、冷媒を凝縮させる凝縮器２と、凝縮器２から流出した液冷媒を溜める液溜め３と、液溜め３から流出した液冷媒を過冷却させるサブクールコイル４と、を冷媒配管で直列接続した熱源側回路を備えている。また、冷凍装置１０１は、熱源側回路において、サブクールコイル４から流出した冷媒の一部を圧縮機１にインジェクション（注入）するインジェクション回路６０と、サブクールコイル４の下流側で分岐した冷媒を減圧するインジェクション用膨張弁５と、凝縮器２に空気を送風して冷媒の凝縮温度を制御する凝縮器ファン７と、全体を統括制御する制御装置５２と、を備えている。
【００１４】
圧縮機１は、冷媒を高温・高圧の状態に圧縮して吐出するものであり、例えばインバータ回路により回転数を制御可能な容量制御タイプで構成する。圧縮機１は上流側が延長配管１０３ａを介して負荷側装置１０３の蒸発器９と接続され、下流側が凝縮器２と接続されている。この圧縮機１は、インジェクション回路６０を流れる冷媒が圧縮機１の中間圧力部（圧縮機中間ポート６）にインジェクション可能な構造となっている。なお、圧縮機１の圧縮方式については、ロータリ方式、スクリュー方式、レシプロ方式、スクロール方式の内、どれを選択してもよい。また、図１に示す実施の形態１の冷凍装置１０１では、圧縮機１が一台設置された場合を例に説明したが、それに限定されるものではなく、複数台の圧縮機１が直列又は並列に設けられていてもよい。
【００１５】
凝縮器２は、圧縮機１からの吐出冷媒と空気や水等の熱媒体との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮液化するものである。凝縮器２は、上流側が圧縮機１の吐出側に接続され、下流側が液溜め３に接続されている。なお、凝縮器２は、例えば凝縮器２を流れる冷媒とフィンを通過する空気との間で熱交換ができるようなプレートフィンアンドチューブ型熱交換器で構成するとよい。
【００１６】
液溜め３は、冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するものであり、上流側が凝縮器２に接続され、下流側がサブクールコイル４に接続されている。より詳細には、液溜め３は、凝縮器２から流出する気液２相冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離し、サブクールコイル４に液冷媒を供給し、液溜め３内にガス冷媒が留まるように構成されている。
【００１７】
サブクールコイル４は、例えば二重管コイルで構成され、液溜め３から流出した冷媒とインジェクション回路６０を流れる冷媒とを熱交換させて、液溜め３から流出した液冷媒を過冷却させるものである。サブクールコイル４は、上流側が液溜め３に接続され、下流側が延長配管１０３ｂを介して負荷側装置１０３の電子膨張弁８に接続されている。
【００１８】
インジェクション回路６０は、圧縮機１の中間圧力部（圧縮機中間ポート６）に接続されている。インジェクション用膨張弁５は、サブクールコイル４の下流側で分岐した冷媒を減圧して膨張させるものであり、電子膨張弁で構成され制御装置５２により開度を調整可能に制御されている。
【００１９】
負荷側装置１０３は、冷媒を減圧するための電子膨張弁８と、電子膨張弁８によって減圧した冷媒を空気と熱交換させ、蒸発させための蒸発器９（負荷側熱交換器）と、凝縮器２に空気を送風して冷媒の蒸発温度を制御する蒸発器ファン１０とを備えている。
電子膨張弁８は、サブクールコイル４から流入した液冷媒を減圧するものであり、制御装置５２により開度を調整可能に構成されている。電子膨張弁８は、上流側が熱源側回路のサブクールコイル４に接続され、下流側が蒸発器９に接続されている。
蒸発器９は、例えば熱交換対象となる空気と電子膨張弁８により減圧された冷媒との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させるものである。蒸発器９は、上流側が熱源側回路の圧縮機１に接続され、下流側が電子膨張弁８に接続されている。
蒸発器ファン１０は、蒸発器９に冷却対象となる空気を送り込み、蒸発器９を流れる冷媒との熱交換を促すものである。
なお、図１に示す実施の形態１では、電子膨張弁８、蒸発器９及び蒸発器ファン１０を１台ずつ示しているが、例えば、電子膨張弁８、蒸発器９及び蒸発器ファン１０の組み合わせを複数台並列に配管接続するようにしてもよい。
【００２０】
冷凍装置１０１は、凝縮器２と液溜め３の間に温度検知手段として飽和液温度センサ３１と、圧力検知手段として飽和液圧力センサ３２とを備えている。飽和液温度センサ３１と飽和液圧力センサ３２は、一例としていずれもサーミスタで構成されており、制御装置５２が有する冷媒識別手段５１に接続されている。冷媒識別手段５１は、図３に示す使用可能な冷媒毎の飽和液線データを予め記憶させておくことにより、飽和液温度センサ３１で検知した温度と、飽和液圧力センサ３２で検知した圧力に基づいて、複数種類の冷媒を識別する。
【００２１】
制御装置５２は、全体を統括制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成されており、図１に示すように、入力側に飽和液温度センサ３１及び飽和液圧力センサ３２が接続され、出力側に各種アクチュエータ類が接続されている。
制御装置５２には、冷媒の種類及び成分比に対応する制御パターンが記憶されており、特定した冷媒の制御パターンを選択し、その制御パターンに従い、予め冷媒別に設定された目標凝縮温度となるように、圧縮機１の周波数の変化量、凝縮器ファン７の回転数の変化量、インジェクション用膨張弁５のパルス変化量のうち少なくとも一つを制御する制御手段（制御プログラム）を備えている。
【００２２】
また、制御装置５２には、冷媒識別手段５１で識別された冷媒の種類に応じて、予め冷媒別に設定された圧縮機１の回転数範囲で圧縮機１を制御する制御手段（制御プログラム）を備えている。つまり、制御装置５２は、識別された封入冷媒の種類に応じて、吐出圧力の上昇による異常停止や配管破損、過電流が流れて圧縮機１の異常停止や故障を引き起こすことがない回転数範囲で圧縮機１を制御する。よって、冷凍装置１０１は、圧縮機１の故障や異常停止を未然に防止して、封入された冷媒に対応した運転が可能である。
【００２３】
また、制御装置５２は、冷媒識別手段５１により封入冷媒が識別できない場合、冷凍装置１０１の異常状態を検知して圧縮機１を早期停止させると共に、検知した信号を報知手段４０に送信して報知手段４０により警報を発信させ、周囲の人に冷凍装置１０１が異常状態であることを報知する制御手段（制御プログラム）を備えている。つまり、冷凍装置１０１は、封入冷媒の異常状態を試運転の段階で検知し、該異常状態を周囲の人に報知することができるので、封入冷媒に何らかの問題があった場合の不具合を未然に防止することができる。
【００２４】
なお、報知手段４０としては、詳細に図示することは省略したが、例えば冷凍装置１０１に設置されたブザー、ランプ、スピーカー、或いはモニター等である。但し、報知手段４０は、周囲の人に冷凍装置１０１の異常を報知できる構成であれば、前記実施の形態に限らず、種々の態様で実施することができる。
【００２５】
更に、制御装置５２は、冷媒識別手段５１で識別された冷媒の種類に応じて、予め冷媒別に設定された負荷側装置１０３の蒸発器ファン１０の回転数の変化量、及び電子膨張弁８のパルスの変化量のうち少なくとも一つを制御する制御手段（制御プログラム）を備えている。制御装置５２は、通信手段を介して負荷側装置１０３と通信可能に構成され、負荷側装置１０３の蒸発器ファン１０を冷媒に適した回転数で駆動制御すると共に、電子膨張弁８を冷媒に適した開度で制御できる。つまり、制御装置５２は、冷凍装置１０１から負荷側装置１０３まで含めた冷凍サイクル装置全体で封入冷媒に応じた制御の自動選択が可能となる。
制御装置５２は、上記アクチュエータを制御して、以下で説明する運転を実行するようになっている。
【００２６】
実施の形態１の冷凍装置１０１の基本的な運転時における冷媒の流れを図１に基づいて説明する。
圧縮機１で圧縮されて吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器２に流入し、凝縮器２に供給される熱媒体との熱交換により放熱することで高圧液冷媒となる。凝縮器２に空気を送風する凝縮器ファン７は、冷媒の凝縮圧力が目標値になるように風量調整されており、凝縮器２からの放熱量を調整している。凝縮器２から流出した高圧液冷媒は、液溜め３に流入し、冷凍サイクル内に封入された余剰分の液冷媒を貯溜する。液溜め３から流出した高圧液冷媒は、サブクールコイル４に流入し、インジェクション回路６０に冷媒が流れていれば、その冷媒によって、過冷却される。サブクールコイル４から流出した液冷媒は負荷側装置１０３に流入し、電子膨張弁８で減圧され、蒸発器９で被冷却物を冷却しながら蒸発し、再びガス冷媒となって、冷凍装置１０１の圧縮機１へ吸入される。
【００２７】
上記のように、液溜め３を備えた冷凍サイクルでは、凝縮器２の出口側付近で、過冷却度がゼロになるため、凝縮器２の出口に設けた飽和液温度センサ３１の検知値が飽和液温度となる。そこで、実施の形態１では、冷凍サイクルにおいて飽和液状態となる部分が液溜め３により固定されていることを応用し、凝縮器２と液溜め３との間に設置された飽和液温度センサ３１の検知値、及び飽和液圧力センサ３２の検知値に基づいて冷媒の種類を識別して、冷媒の種類に応じて冷媒サイクルを制御する。なお、圧力検知は、冷凍装置に多く設置されている圧縮機１の吐出圧力センサを用いた手段も考えられるが、圧縮機１の吐出部から液溜め３の手前までにおける圧力損失により正しく圧力を検知できない。そのため、本実施の形態１の冷凍装置１０１では、凝縮器２と液溜め３との間に設置された飽和液温度センサ３１の検知値、及び飽和液圧力センサ３２の検知値に基づいて冷媒を識別することとしている。
【００２８】
図２に示す冷凍サイクルにおいて、飽和液温度センサ３１で検知した温度と、飽和液圧力センサ３２で検知した圧力は、飽和液線７１の上に位置している。つまり、飽和液線７１上における温度と圧力は冷媒毎に固有の関連性で成り立っているため、冷媒識別手段５１に、図３に示す使用可能な冷媒毎の飽和液線データを予め記憶させておくことにより、複数種類の冷媒を識別可能となる。
【００２９】
制御装置５２は、冷媒識別手段５１により封入冷媒を識別できた場合、その冷媒情報をインプットする。制御装置５２は、冷媒識別手段５１で識別し特定された冷媒の種類及び成分比に対応する制御パターンを選択し、選択した制御パターンにしたがって、圧縮機１の運転周波数、凝縮器ファン７の回転数、インジェクション用膨張弁５の開度のうち少なくとも一つを制御する。
つまり、実施の形態１の冷凍装置１０１は、従来の冷凍装置のように、使用される冷媒毎に圧縮機１の吸入側及び吐出側の圧力、温度、及び圧縮機１の運転周波数に基づく電流値を算出し、或いは実験により予め求め制御装置５２に記憶することなく、封入された冷媒に対応した効率の良い運転を可能とすることができる。
【００３０】
制御装置５２は、冷媒識別手段５１により封入冷媒が識別できない場合、封入冷媒の異常を試運転の段階で検知して圧縮機１の早期停止し、異常状態を報知する。
つまり、実施の形態１の冷凍装置１０１は、あらかじめ使用可能に構成した以外の冷媒が封入されている場合や、あるいは空気や初期封入されている窒素などが混入されている場合が懸念され、圧縮機１の故障や冷凍能力不足、或いは可燃性の冷媒であれば火災など、不具合が発生して初めて発覚するような事態を防止することができる。
【００３１】
また、実施の形態１の冷凍装置１０１によれば、凝縮器２と液溜め３との間に設置された飽和液温度センサ３１の検知値、及び飽和液圧力センサ３２の検知値に基づいて冷媒の種類を識別するので、圧縮機１の運転状況に依存しない。そのため、冷凍装置１０１は、図１に示すように、低温用冷凍装置に多く採用されている、圧縮機１の中間圧力部（圧縮機中間ポート６）に冷媒をインジェクションする方式においても冷媒識別が可能となり、大きな要素変更することなく採用して自動調整することが可能である。
【００３２】
実施の形態２．
次に、本発明に係る冷凍装置の実施の形態２を図４に基づいて説明する。
図４は、本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の箇所については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３３】
実施の形態２に係る冷凍装置１０２は、サブクールコイル４とインジェクション用膨張弁５との間に、温度検知手段としてインジェクション温度センサ３３と、圧力検知手段としてインジェクション圧力センサ３４とを備えた構成を特徴とする。インジェクション温度センサ３３及びインジェクション圧力センサ３４は、一例としていずれもサーミスタで構成され、冷媒識別手段５１に接続されている。
【００３４】
制御装置５２は、図４に示す使用可能な冷媒毎に予め記憶しておいた冷媒毎の飽和液温度データに基づき、冷媒識別手段５１によってインジェクション温度センサ３３で検知した温度と、インジェクション圧力センサ３４で検知した圧力から複数種類の冷媒を識別する。制御装置５２は、冷媒識別手段５１で識別した冷媒の種類に応じて、予め冷媒別に設定された目標凝縮温度に対して、圧縮機１の運転周波数、凝縮器ファン７の回転数、インジェクション用膨張弁５の開度のうち少なくとも一つを制御する。
実施の形態２の冷凍装置１０２は、飽和液線７１上ではなく、通常の二相状態における識別である。そのため、冷凍装置１０２は、一部の混合冷媒のように、温度勾配が一定以上の冷媒では判定範囲を広げる必要があり、冷媒の判定範囲が重ならないように、冷凍装置に使用可能とする冷媒の選定に配慮する必要があるが、温度勾配が小さい冷媒を使用可能とすれば、制約なく用いることができる。
【００３５】
したがって、実施の形態２の冷凍装置１０２によれば、冷凍サイクルにおいて飽和液状態となる部分が液溜め３により固定されていることを応用し、サブクールコイル４とインジェクション用膨張弁５との間に設置されたインジェクション温度センサ３３の検知値、及びインジェクション圧力センサ３４の検知値に基づいて冷媒の種類を識別するので、想定される冷媒毎に運転状態に対応するデータの算出や測定をすることなく、封入された冷媒に対応した効率の良い運転を可能とする。
また、実施の形態２の冷凍装置によれば、インジェクション温度センサ３３及びインジェクション圧力センサ３４の検知値は、圧縮機１の運転状況に依存しないので、圧縮機１の中間圧力部（圧縮機中間ポート６）に冷媒をインジェクションする方式においても冷媒識別が可能である。
【００３６】
実施の形態３．
次に、本発明に係る冷凍装置の実施の形態３を図５に基づいて説明する。
図５は、本発明の実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路構成例を示す模式図である。なお、実施の形態３では実施の形態１及び２との相違点を中心に説明し、同様の箇所については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３７】
実施の形態３に係る冷凍装置１０４は、サブクールコイル４と圧縮機１の間から分岐して圧縮機１の吸入部（低圧部）にインジェクション（注入）するインジェクションバイパス回路６１が接続されている。また、インジェクション回路６０にはインジェクション電磁弁３５が設けられ、インジェクションバイパス回路６１にはインジェクションバイパス電磁弁３６が設けられている。インジェクション電磁弁３５及びインジェクションバイパス電磁弁３６は、制御装置５２で開閉が制御される。
【００３８】
制御装置５２には、冷媒識別手段５１で識別された冷媒の種類に応じて、予め冷媒別に設定されたインジェクション方式を制御する制御手段（制御プログラム）を備えている。
つまり、制御装置５２は、識別された封入冷媒の種類に応じて、インジェクション電磁弁３５とインジェクションバイパス電磁弁３６の開閉を制御することにより、中間圧力部（圧縮機中間ポート６）に冷媒をインジェクションする方式と、圧縮機１の吸入側にインジェクションする方式を自動的に切り換えて最適方式を選択することが可能である。
【００３９】
なお、図５に示す実施の形態３の冷凍装置１０４では、実施の形態１と同様、凝縮器２と液溜め３の間に設置した飽和液温度センサ３１と飽和液圧力センサ３２の検知値に基づいて複数種類の冷媒を識別する構成であるが、識別する手段はこの限りではない。例えば、図４に示す実施の形態２の冷凍装置１０２のように、サブクールコイル４とインジェクション用膨張弁５との間に設置した、インジェクション温度センサ３３とインジェクション圧力センサ３４の検知値に基づいて複数種類の冷媒を識別する手段などで実施することもできる。
【００４０】
以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、冷媒の流路構成（配管接続）、圧縮機、凝縮器、サブクールコイル等の冷媒回路要素の構成等の内容は、実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の技術の範囲内で適宜変更が可能である。要するに、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも本発明の要旨（技術的範囲）に含むことを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００４１】
１  圧縮機、２  凝縮器、３  液溜め、４  サブクールコイル、５  インジェクション用膨張弁、６  圧縮機中間ポート、７  凝縮器ファン、８  電子膨張弁、９  蒸発器、１０  蒸発器ファン、３１  飽和液温度センサ、３２  飽和液圧力センサ、３３  インジェクション温度センサ、３４  インジェクション圧力センサ、３５  インジェクション電磁弁、３６  インジェクションバイパス電磁弁、４０  報知手段、５１  冷媒識別手段、５２  制御装置、６０  インジェクション回路、６１  インジェクションバイパス回路、７１  飽和液線、１０１  冷凍装置、１０２  冷凍装置、１０３  負荷側装置、１０３ａ  延長配管、１０３ｂ  延長配管、１０４  冷凍装置。
【図１】
2017138058.tif 000003
【図２】
2017138058.tif 000004
【図３】
2017138058.tif 000005
【図４】
2017138058.tif 000006
【図５】
2017138058.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月17日(2018.5.17)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を識別して冷媒に対応した効率の良い運転を可能とした冷凍装置及び冷凍装置の制御装置に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、複数種類の冷媒の中から任意の冷媒を識別して冷媒に対応した効率の良い運転が可能であり、特に低温用冷凍装置に通常採用されている圧縮機の中間圧力部に直接インジェクションする方式に採用して自動調整を行うことができる冷凍装置及び冷凍装置の制御装置を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機、凝縮器を順次冷媒配管で直列接続した冷媒回路と、温度勾配を有する混合冷媒を含む複数種類の冷媒を識別する制御装置と、冷媒の飽和液温度を検知する飽和液温度センサと、前記飽和液温度の冷媒の圧力を検知する飽和液圧力センサと、を備え、前記制御装置は、前記複数種類の冷媒毎の圧力と前記飽和液温度とを関連付けた飽和液線データを予め記憶しており、前記飽和液線データと前記飽和液温度センサの検知値、及び前記飽和液圧力センサの検知値とに基づいて冷媒の種類を識別するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器を順次冷媒配管で直列接続した冷媒回路と、
温度勾配を有する混合冷媒を含む複数種類の冷媒を識別する制御装置と、
冷媒の飽和液温度を検知する飽和液温度センサと、
前記飽和液温度の冷媒の圧力を検知する飽和液圧力センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記複数種類の冷媒毎の圧力と前記飽和液温度とを関連付けた飽和液線データを予め記憶しており、
前記飽和液線データと前記飽和液温度センサの検知値、及び前記飽和液圧力センサの検知値とに基づいて冷媒の種類を識別する、冷凍装置。
【請求項２】
前記凝縮器から流出した冷媒を溜める液溜めを更に備え、
前記飽和液温度センサ及び前記飽和液圧力センサは、前記凝縮器と前記液溜めとの間に設置された、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御装置は、識別した冷媒の種類に応じて前記圧縮機の運転周波数、及び前記凝縮器に送風するファンの回転数のうち少なくとも一つを制御する、請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記液溜めから流出した冷媒を過冷却させるサブクールコイルと、
前記凝縮器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機の中間圧力部にインジェクションさせるインジェクション回路と、
前記サブクールコイルの下流側で分岐した冷媒を減圧するインジェクション用膨張弁と、を備え、
前記制御装置は、識別した冷媒の種類に応じて前記インジェクション用膨張弁の開度を制御する、請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記冷媒回路は、蒸発器及び膨張弁を有する負荷側装置と冷媒配管で接続されており、
前記制御装置は、識別した冷媒の種類に応じて前記負荷側装置の膨張弁の開度を制御する、請求項１〜４の何れか一項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
冷媒の異常を報知する報知手段を備え、
前記制御装置は、冷媒が識別できないと判断した場合に前記報知手段を報知させる、請求項１〜５の何れか一項に記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記サブクールコイルと前記圧縮機の間から分岐して前記圧縮機の吸入側にインジェクションするインジェクションバイパス回路と、
前記インジェクション回路に設けられたインジェクション電磁弁と、
前記インジェクションバイパス回路に設けられたインジェクションバイパス電磁弁と、を備え、
前記制御装置は、識別した冷媒の種類に応じて前記インジェクション電磁弁及び前記インジェクションバイパス電磁弁の開閉を制御する、請求項４に記載の冷凍装置。
【請求項８】
圧縮機、凝縮器を順次冷媒配管で直列接続した冷媒回路を備える冷凍装置に設けられ、
温度勾配を有する混合冷媒を含む複数種類の冷媒を識別する、冷凍装置の制御装置であって、
前記複数種類の冷媒毎の圧力と飽和液温度とを関連付けた飽和液線データを予め記憶しており、
前記飽和液線データと、冷媒の前記飽和液温度を検知する飽和液温度センサの検知値、及び前記飽和液温度の冷媒の圧力を検知する飽和液圧力センサの検知値と、に基づいて冷媒の種類を識別する、冷凍装置の制御装置。
【国際調査報告】
2017138058.tif 000008
2017138058.tif 000009
2017138058.tif 000010
2017138058.tif 000011