(57)【要約】【課題】エコノマイザによる過冷却を行う場合と、行わない場合のそれぞれで最適なインジェクション量は異なるが、流量調整手段の制御方法を変えることにより、どちらの場合においても冷凍サイクルの効率が向上する冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】上記の課題を解決するため、本発明の冷凍サイクル装置は、凝縮器と膨張弁を接続する主冷媒回路からインジェクション経路が分岐しており、インジェクション経路は、主冷媒回路から分岐した主経路と、エコノマイザを経由せずにインジェクションポートに接続される第一経路と、エコノマイザを経由してインジェクションポートに接続される第二経路と、主冷媒回路から分岐する冷媒の流量を調整する流量調整手段と、第二経路を開閉する第二開閉手段と、からなり、流量調整手段は、第二開閉手段が開いている場合には、エコノマイザの液出口温度に応じて冷媒の流量を調整し、第二開閉手段が閉じている場合には、圧縮機の吐出ガス温度に応じて冷媒の流量を調整する冷凍サイクル装置。【選択図】図４
2018179383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外機と室内機を含む冷凍サイクル装置であって、
前記室外機には、前記室内機から供給されたガス冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機が吐出したガス冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器から流出した冷媒の過冷却度を更に大きくするエコノマイザと、が設けられ、
前記室内機には、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、が設けられており、
前記凝縮器と前記膨張弁を接続する主冷媒回路からは、前記圧縮機のインジェクションポートへ冷媒を流すインジェクション経路が分岐しており、
該インジェクション経路は、
前記主冷媒回路から分岐した主経路と、
該主経路から分岐し、前記エコノマイザを経由せずに前記インジェクションポートに接続される第一経路と、
前記主経路から分岐し、前記エコノマイザを経由して前記インジェクションポートに接続される第二経路と、
前記主経路に設けられ、前記主冷媒回路から分岐する冷媒の流量を調整する流量調整手段と、
前記第二経路を開閉する開閉手段と、からなり、
前記流量調整手段は、
前記開閉手段が開いている場合には、前記エコノマイザの液出口温度に応じて冷媒の流量を調整し、
前記開閉手段が閉じている場合には、前記圧縮機の吐出ガス温度に応じて冷媒の流量を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記流量調整手段は、
前記開閉手段が開いている場合には、前記液出口温度が第一目標温度となるように冷媒の流量を調整し、
前記開閉手段が閉じている場合には、前記吐出ガス温度が第二目標温度となるように冷媒の流量を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記流量調整手段は、前記開閉手段が開いている場合、
前記吐出ガス温度が仕様上の上限温度よりも低い温度帯に収まるように、または、
前記吐出ガス過熱度が仕様上限温度よりも高い温度帯に収まるように、
冷媒の流量を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置において、
前記流量調整手段は、前記開閉手段が開いている場合、前記液出口温度が下限温度となるように、冷媒の流量を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記流量調整手段は、前記開閉手段が開いている場合、外気温度と前記液出口温度の差が所定範囲内に収まるように前記流量調整手段を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
室外機と室内機を含む冷凍サイクル装置であって、
前記室外機には、前記室内機から供給されたガス冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機が吐出したガス冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器から流出した冷媒の過冷却度を更に大きくするエコノマイザと、が設けられ、
前記室内機には、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、が設けられており、
前記凝縮器と前記膨張弁を接続する主冷媒回路からは、前記圧縮機のインジェクションポートへ冷媒を流すインジェクション経路が分岐しており、
該インジェクション経路は、
前記主冷媒回路から分岐した主経路と、
該主経路から分岐し、前記エコノマイザを経由せずに前記インジェクションポートに接続される第一経路と、
前記主経路から分岐し、前記エコノマイザを経由して前記インジェクションポートに接続される第二経路と、
前記主経路に設けられ、前記主冷媒回路から分岐する冷媒の流量を調整する流量調整手段と、
前記第一経路を開閉する第一開閉手段と、
前記第二経路を開閉する第二開閉手段と、からなり、
前記流量調整手段は、
前記第二開閉手段が開いている場合には、前記エコノマイザの液出口温度に応じて冷媒の流量を調整し、
前記第二開閉手段が閉じている場合には、前記圧縮機の吐出ガス温度に応じて冷媒の流量を調整することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
請求項６に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第二開閉手段を閉じる場合には、前記第一開閉手段を開くことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項６に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第一開閉手段が閉じており、前記第二開閉手段が開いている場合、
外気温度と前記液出口温度の差が所定値以下になったときに、前記第一開閉手段を開くことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項９】
請求項６に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第一開閉手段と前記第二開閉手段がともに開いている場合、
外気温度と前記液出口温度の差が所定値以上になったときに、前記第一開閉手段を閉じることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第一開閉手段が閉じており、前記第二開閉手段が開いている場合、
前記吐出ガス温度が所定値以上になったときに、前記第一開閉手段を開くことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の冷凍サイクル装置において、
前記第一開閉手段と前記第二開閉手段がともに開いている場合、
前記吐出ガス温度が所定値以上になったときに、前記第二開閉手段を閉じることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の冷凍サイクル装置において、  前記第一開閉手段が開いており、前記第二開閉手段が閉じている場合、
前記吐出ガス過熱度が所定値以下になったときに、前記第二開閉手段を開くことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
請求項６に記載の冷凍サイクル装置において
前記第一開閉手段と前記第二開閉手段がともに開いている場合、
前記吐出ガス温度が所定値以下になったときに、前記第一開閉手段を閉じることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵庫等に用いられる冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍冷蔵庫等に用いられる冷凍サイクル装置では、冷凍温度または冷蔵温度近傍の低温室内等から更に熱を奪う必要があるため、一般的な空気調和機の冷房時に比べ、室内蒸発器内の液冷媒の蒸発温度を更に低下させる必要がある。液冷媒の蒸発温度を大きく低下させるには、蒸発器の上流側に膨張弁を設置し、蒸発器に流入する液冷媒を大きく減圧しておく必要がある。膨張弁での減圧により、室外圧縮機の吸込側と吐出側でガス冷媒の圧力差が大きくなると、圧縮過程におけるガス冷媒温度が１００℃以上の高温となる場合もあり、これが圧縮機の仕様上の上限温度Ｔｄｍａｘを超えると、圧縮機の故障につながる惧れがある。
【０００３】
そこで、従来より、圧縮機の圧縮過程の途中に設けたインジェクションポートに比エンタルピの低い放熱後の冷媒を流し込むことで、圧縮機の吐出温度Ｔｄを上限温度Ｔｄｍａｘ未満まで低減するインジェクションが行われている。
【０００４】
また、冷凍サイクル装置全体の冷凍効率を更に向上させる構成として、エコノマイザが知られている。これは、室外凝縮器を通過した液冷媒の一部を分岐し、分岐した液冷媒を減圧して蒸発温度を下げ、この蒸発温度の低い液冷媒を主冷媒回路内の液冷媒との熱交換により蒸発させることで、主冷媒回路内の液冷媒を冷却するものである。このようなエコノマイザを付加することにより、室内の蒸発ユニットに供給する液冷媒の過冷却度を大きくとることができるため、同じ蒸発能力の蒸発器を用いる場合でも冷媒の循環量を減らしつつ、冷却対象を十分に冷却することができる。そして、冷媒の循環量が減少すれば、配管部での圧力損失が低下し、圧縮機の駆動力も小さくすむため、冷凍サイクル装置全体としての消費電力を抑制することができる。
【０００５】
以上で説明したインジェクションポートと、エコノマイザを備えた冷凍サイクル装置として、特許文献１に記載されたものがある。同文献のインジェクション経路は、主冷媒回路から分岐した主経路と、この主経路から分岐した、第一および第二のインジェクション経路から構成される。二つのインジェクション経路のうち、第一のインジェクション経路を通る冷媒は、エコノマイザを経由することなくインジェクションポートに供給され、第二のインジェクション経路を通る冷媒は、エコノマイザを経由して、すなわち、主冷媒回路を流れる液冷媒を更に冷却してから、インジェクションポートに供給される。また、主経路には、インジェクション経路の冷媒流量を調整する電子膨張弁（流量調整手段）を設け、第一と第二のインジェクション経路には、当該経路の開閉を独立して切り替える二つの電磁弁（開閉手段）を設けている。
【０００６】
このような構成により、特許文献１の段落００３８〜００４７等に示されるように、２個の電磁弁によるインジェクション経路の切り替えと、１個の電子膨張弁によるインジェクション流量の調整により、コストを上げずに、エコノマイザからの液出口温度と圧縮機からの吐出ガス温度の両方の温度を適切に制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６‐１５６５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
冷凍サイクル装置の効率を向上させる方法としては、インジェクションポートに供給する冷媒量を減らし、圧縮機で圧縮する冷媒量を減らすことによって、圧縮機の駆動力を下げる方法が考えられる。
【０００９】
また、効率を向上させる他の方法として、室内蒸発器に供給する液冷媒を過冷却し液温を下げ、冷凍サイクルの必要冷媒循環量を減らすことで、圧縮機の回転数を下げ、圧縮機の駆動力を下げる方法が考えられる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、インジェクションポートに供給する冷媒量を、エコノマイザの利用状況に応じて制御しないため、エコノマイザによる過冷却を行う場合には、圧縮機の吐出ガス温度を十分に下げることができず、吐出ガスを凝縮した液冷媒も十分に冷却できないため、冷凍サイクルの必要冷媒循環量が減らず、圧縮機の負荷が大きくなる結果、冷凍サイクルの効率が悪化する場合がある。一方、エコノマイザによる過冷却を行わない場合には、インジェクションポートに供給される冷媒量が過多となり、圧縮機の駆動力が上がってしまうことで冷凍サイクルの効率が悪化する場合がある。
【００１１】
つまり、エコノマイザによる過冷却を行う場合には、エコノマイザからの液出口温度を更に下げることで冷凍サイクルの効率を改善できる余地があり、エコノマイザによる過冷却を行わない場合には、インジェクション量を減らすことで冷凍サイクルの効率を改善できる余地がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明の冷凍サイクル装置は、室外機と室内機を含み、前記室外機には、前記室内機から供給されたガス冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機が吐出したガス冷媒を凝縮する凝縮器と、該凝縮器から流出した冷媒の過冷却度を更に大きくするエコノマイザと、が設けられ、前記室内機には、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、該膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、が設けられており、前記凝縮器と前記膨張弁を接続する主冷媒回路からは、前記圧縮機のインジェクションポートへ冷媒を流すインジェクション経路が分岐しており、該インジェクション経路は、前記主冷媒回路から分岐した主経路と、該主経路から分岐し、前記エコノマイザを経由せずに前記インジェクションポートに接続される第一経路と、前記主経路から分岐し、前記エコノマイザを経由して前記インジェクションポートに接続される第二経路と、前記主経路に設けられ、前記主冷媒回路から分岐する冷媒の流量を調整する流量調整手段と、前記第二経路を開閉する第二開閉手段と、からなり、前記流量調整手段は、前記第二開閉手段が開いている場合には、前記エコノマイザの液出口温度に応じて冷媒の流量を調整し、前記第二開閉手段が閉じている場合には、前記圧縮機の吐出ガス温度に応じて冷媒の流量を調整する冷凍サイクル装置とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エコノマイザの利用状況に応じてインジェクション経路に流す冷媒流量を制御することで、エコノマイザによる過冷却を行う場合であっても、行わない場合であっても、冷凍サイクルの効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の冷凍サイクル装置の概略図。
【図２】エコノマイザ側の電磁弁の開放時の流量調整弁の第一の制御フロー。
【図３】エコノマイザ側の電磁弁の開放時の流量調整弁の第二の制御フロー。
【図４】エコノマイザ側の電磁弁の閉鎖時の流量調整弁の制御フロー。
【図５】実施例２の冷凍サイクル装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。
【実施例１】
【００１６】
図１のブロック図は、実施例１の冷凍サイクル装置１００の概略である。本実施例の冷凍サイクル装置１００は、冷凍冷蔵庫等に用いられ、室内に設置された冷蔵ケース、冷蔵庫内、冷凍ケース、冷凍庫内等を冷却するものであり、ここに示すように、一般的に室外に設置される冷凍機１００ａと、一般的に室内に設置される蒸発ユニット１００ｂと、それらを接続する液配管９、ガス配管１２等からなる。
＜冷凍サイクルの概要＞
以下では、図１に矢印で示す冷媒の流れを追いながら、冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルの概要を説明する。
【００１７】
まず、蒸発ユニット１００ｂの蒸発器１１から流出したガス冷媒は、ガス配管１２を通り、冷凍機１００ａの吸込側入口からアキュムレータ１に流入する。アキュムレータ１は、流入した冷媒に液冷媒が含まれている場合に、液冷媒をガス冷媒から分離し、圧縮機２へ流入する液冷媒の量を一定量以下に抑制することで、圧縮機２の故障を防止するものである。なお、圧縮機２は、図示しないモータが生む回転駆動力を用いて、低圧のガス冷媒を高圧のガス冷媒に圧縮するものであり、モータ制御にインバータ制御を用いる場合は、その回転数が安定するまでに所定の時間を要する。
【００１８】
アキュムレータ１から流出したガス冷媒は、圧縮機２の吸入口２ａへ流れ、圧縮工程を経て、高圧高温のガス冷媒となって吐出口２ｂから流出する。吐出口２ｂから流出した高圧高温のガス冷媒は、凝縮器３で外気に放熱し、凝縮された液冷媒となって流出する。ここで用いられる凝縮器３としては、例えば、ファンによって外気を流し空気に放熱するフィンチューブ熱交換器や、外部の水を利用したプレート熱交換器などの形態が考えられる。凝縮器３から流出した冷媒は、一時的にレシーバタンク４に貯えられる。このレシーバタンク４は、冷凍サイクル全体の液冷媒の余剰を調整するものであり、この内部に余剰な液冷媒を保持しておくことで、凝縮器３の内部に液冷媒が溜まりガス冷媒の凝縮性能が低下するような事態を避けることができる。
【００１９】
レシーバタンク４から流出した冷媒は、サブクーラ５にて更に冷却される。なお、レシーバタンク４が満液でない限り、サブクーラ５に流入する冷媒は、ほぼ飽和温度となっているが、飽和温度の冷媒をサブクーラ５で更に冷却することで、過冷却度がつけられる。
【００２０】
サブクーラ５の下流側の主冷媒回路は、エコノマイザ６と、液配管９を経て、蒸発ユニット１００ｂ内の膨張弁１０に到る液冷媒の流路である。
【００２１】
この主冷媒回路を流れた液冷媒は、膨張弁１０で減圧され、蒸発温度が低下した液冷媒となって蒸発器１１に流入する。蒸発器１１に流入した液冷媒は、室内の熱を吸収して蒸発する際に室内を冷却し、ガス冷媒となって蒸発器１１から流出する。このガス冷媒がガス配管１２を経て再び冷凍機１００ａに供給されることで、本実施例の冷凍サイクル装置１００における冷凍サイクルが完成する。
＜インジェクション経路＞
ここで、本実施例の圧縮機２は、特許文献１と同じく、インジェクションポート２ｃを有している。このインジェクションポート２ｃは、一般的には、圧縮室の圧縮過程中間程度とつながる構造となっている。冷凍サイクル装置１００では、一般的な空気調和装置とは異なり、外気温度の高低に拘らず所望の冷蔵温度または冷凍温度まで室内を冷却できるように、蒸発器１１内の圧力を空気調和機のものより低く保つことで、液冷媒の蒸発温度を低くする必要がある。このため、本実施例の圧縮機２では、空気調和機に比べ昇圧率を高める必要があり、吸入圧力と吐出圧力の差が大きくなりやすい。吸入圧力と吐出圧力の差が大きい場合、圧縮過程でガス冷媒が温度上昇しやすく、条件によっては、たとえば１００℃を超えてしまうことが考えられる。
【００２２】
圧縮機は、一般に吐出ガスの仕様上の上限温度Ｔｄｍａｘが定められており、その上限温度Ｔｄｍａｘを超えると、圧縮機が故障に到る場合も考えられる。そこで、本実施例の冷凍サイクル装置１００でも、圧縮機２のインジェクションポート２ｃへ比エンタルピの低い冷媒を流すインジェクションを行うことで、圧縮機２の吐出温度Ｔｄを下げ、圧縮機２の故障の回避を図っている。
【００２３】
放熱後の比エンタルピが低い冷媒をインジェクションポート２ｃに導入するため、本実施例では、サブクーラ５とエコノマイザ６の間の主冷媒回路から、圧縮機２のインジェクションポート２ｃに至るインジェクション経路を分岐させた。
【００２４】
このインジェクション経路は、図１に示したように、主冷媒回路から分岐した主経路と、主経路から分岐し、エコノマイザ６を経由せずにインジェクションポート２ｃに直通する第一のインジェクション経路３１と、主経路から分岐し、エコノマイザ６を経由してインジェクションポート２ｃに至る第二のインジェクション経路３２とから構成される。また、主経路には、主冷媒回路から分岐する冷媒の流量を調整する流量調整弁７が設けられ、第一のインジェクション経路３１、第二のインジェクション経路３２のそれぞれには、各インジェクション経路を開閉する電磁弁８ａ、８ｂが設けられる。
【００２５】
これらのうち、第二のインジェクション経路３２に設けられた電磁弁８ｂは、エコノマイザ６の使用、不使用を切り替えるものである。ここで、エコノマイザ６は、主冷媒回路を流れる冷媒と、流量調整弁７での減圧により蒸発温度を下げた冷媒を隣り合わせて流すことで熱交換させ、主冷媒回路を流れる冷媒の温度を下げ大きな過冷却度を得ることを目的とした熱交換器であり、例えば、プレート熱交換器や二重管が用いられる。このようなエコノマイザ６の作用によって、液配管９には、電磁弁８ｂを開いた場合には過冷却度が上げられた液冷媒が流出し、電磁弁８ｂを閉じた場合には冷却度が変わらない液冷媒が流出する。
＜冷媒流路と冷媒流量の制御回路＞
冷凍機１００ａには、外気温度などの状況に応じて、流量調整弁７、電磁弁８ａ、８ｂを制御する制御回路２１が設けられており、また、各所の温度を測定すべく、圧縮機２の吐出ガス温度Ｔｄを測定する吐出ガス温度センサ２２と、外気温度を測定する外気温度センサ２３と、エコノマイザ６を流出する液出口温度を測定する液出口温度センサ２４が設けられている。制御回路２１は、これらの温度センサからの情報に基づいて、流量調整弁７と電磁弁８ａ、８ｂを制御することができる。
＜エコノマイザの利用時の流量調整弁の制御フロー＞
制御回路２１が、第二のインジェクション経路３２の電磁弁８ｂを開き、エコノマイザ６による過冷却を行いながら冷凍サイクルを運転する状況としては、次の二つの状況が挙げられる。
【００２６】
第一の状況は、液配管９が結露発生しても問題ない環境に設置されていたり、液配管９が十分に断熱されている場合であり、結露の抑制制御が不要であるため、液冷媒を積極的に過冷却して液出口温度を可能な限り下げ、冷凍サイクルの効率を可能な限り向上させたい場合である。
【００２７】
図２を用いて、この場合の流量調整弁の制御フローを説明する。最初に、電磁弁８ａを閉鎖、電磁弁８ｂを開放することで、インジェクション経路の全ての冷媒が第二のインジェクション経路３２を流れるようにしてから、冷凍サイクルの運転を開始する（Ｓ２１）。なお、ここでは、電磁弁８ａを閉鎖する例を示しているが、状況によっては、これを開放した状態で以下の制御を行っても良い。
【００２８】
次に、制御回路２１は、流量調整弁７の開度を制御し、吐出ガス温度センサ２２が測定する吐出ガス温度Ｔｄが所定の温度帯（仕様上の上限温度Ｔｄｍａｘよりも低温の温度帯）となった開度で一時的に固定する（Ｓ２２）。
【００２９】
その後、圧縮機２の回転数が安定し、インジェクション経路を流れる冷媒量が落ち着く所定時間の経過を待ってから（Ｓ２３）、液出口温度を測定する（Ｓ２４）。液出口温度が下限温度（これ以上冷やせない仕様上の下限温度）よりも高温であるときは、流量調整弁７の開度を大きくし第二のインジェクション経路３２に供給する低圧冷媒量を増やす（Ｓ２５）。これにより、エコノマイザ６での熱交換を促進し、液出口温度を下限温度に近づけることができる。一方、液出口温度が下限温度まで低下しているときには、第二のインジェクション経路３２に適切な量の低圧冷媒が供給されていると判断できるため、そのときの流量調整弁７の開度を維持する（Ｓ２６）。
【００３０】
以上で説明した図２の制御によれば、吐出ガス温度を抑制することで圧縮機の故障を回避するとともに、液配管９に流出する液冷媒をエコノマイザ６で積極的に過冷却して液出口温度を下限温度まで下げ、冷凍サイクルの必要冷媒循環量を最小限に抑制することで、圧縮機２の負荷を小さくし、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【００３１】
エコノマイザ６による過冷却を行いながら冷凍サイクルを運転する第二の状況は、液配管９の結露を抑制するため、液出口温度を外気温度より高温にするか、液出口温度と外気温度の温度差を小さくするか、の何れかを満たすように液出口温度を制御し、結露発生を抑制しつつ、冷凍サイクルの効率を向上させたい場合である。
【００３２】
図３を用いて、この場合の流量調整弁の制御フローを説明する。最初に、電磁弁８ａ、８ｂをともに開放してから、冷凍サイクルの運転を開始する（Ｓ３１）。なお、ここでは、エコノマイザ６の冷却性能を抑制するため、電磁弁８ａを開いた例を示しているが、状況によっては、これを閉じた状態で以下の制御を行っても良い。
【００３３】
次に、制御回路２１は、流量調整弁７の開度を調整し、吐出ガス温度センサ２２が測定する吐出ガス温度Ｔｄが所定の温度帯（仕様上の上限温度Ｔｄｍａｘよりも低温の温度帯）となった開度で一時的に固定する（Ｓ３２）。
【００３４】
その後、圧縮機２の回転数が安定し、インジェクション経路を流れる冷媒量が落ち着く所定時間の経過を待ってから（Ｓ３３）、液出口温度と外気温度の温度差を液出口温度センサ２４と外気温度センサ２３を用いて測定する（Ｓ３４）。液出口温度が外気温度よりも相当高温であるときは、液出口温度を更に下げることができると判断できるため、流量調整弁７の開度を大きくし、あるいは、電磁弁８ａを閉鎖し、第二のインジェクション経路３２に供給する低圧冷媒量を増やす（Ｓ３５）。これにより、エコノマイザ６での熱交換を促進し、液出口温度を外気温度程度まで下げることができる。液出口温度と外気温度の温度差が所定範囲内のときには、第二のインジェクション経路３２に適切な量の低圧冷媒が供給されていると判断できるため、流量調整弁７の開度を維持する（Ｓ３６）。液出口温度が外気温度よりも相当低温のときは、結露が発生する状況であると判断できるため、流量調整弁７の開度を小さくし第二のインジェクション経路３２に供給する低圧冷媒量を減らす（Ｓ３７）。これにより、エコノマイザ６での熱交換を抑制し、液出口温度を外気温度程度まで上昇させることができる。
【００３５】
なお、当初、電磁弁８ａを閉鎖していた場合には、Ｓ３７の時点で、電磁弁８ａを開放し、エコノマイザ６に供給する低圧冷媒量を少なくすることで、液出口温度を上昇させる構成としても良い。
【００３６】
以上で説明した図３の制御によれば、液配管９への結露の付着を抑制できる範囲内で、インジェクションする冷媒量を最適化し、冷凍サイクルの効率を可能な限り向上させることができる。
＜エコノマイザの不使用時の流量調整弁の制御フロー＞
一方で、冷凍サイクル装置１００の運転負荷が小さい場合など、エコノマイザ６による過冷却が不要な状況では、制御回路２１は、第二のインジェクション経路３２側の電磁弁８ｂを閉じ、インジェクションの流量を出来る限り減らしたほうが圧縮機２の効率が上がり、結果冷凍サイクル全体の効率も上がる。
【００３７】
図４を用いて、この場合の流量調整弁の制御フローを説明する。最初に、電磁弁８ａを開放し、８ｂを閉鎖してから、冷凍サイクルの運転を開始する（Ｓ４１）。
【００３８】
次に、制御回路２１は、流量調整弁７の開度を小さくしていき、吐出ガス温度センサ２２が測定する吐出ガス温度Ｔｄが上限温度Ｔｄｍａｘとなったときの開度で一時的に固定する（Ｓ４２）。
【００３９】
その後、圧縮機２の回転数が安定し、インジェクション経路を流れる冷媒量が落ち着く所定時間の経過を待ってから（Ｓ４３）、吐出ガス温度Ｔｄを測定する（Ｓ４４）。吐出ガス温度Ｔｄが上限温度Ｔｄｍａｘから上昇していたたときは、圧縮機２が破壊される可能性があると判断できるため、流量調整弁７の開度を大きくしインジェクションポート２ｃに供給する低圧冷媒量を増やす（Ｓ４５）。これにより、吐出ガス温度Ｔｄを上限温度Ｔｄｍａｘ未満に下げ、圧縮機２の故障を回避することができる。吐出ガス温度Ｔｄが上限温度Ｔｄｍａｘのまま変化しないときには、インジェクションポート２ｃに適切な量の低圧冷媒が供給されていると判断できるため、流量調整弁７の開度を維持する（Ｓ４６）。吐出ガス温度Ｔｄが上限温度Ｔｄｍａｘから下降していたときは、インジェクション量の削減の余地があると判断できるため、流量調整弁７の開度を小さくし、インジェクションポート２ｃに供給する低圧冷媒量を減らす（Ｓ４７）。この場合、吐出ガス温度Ｔｄは上限温度Ｔｄｍａｘ程度に上昇するが、インジェクション量が減少する結果、圧縮機２の負荷が軽減され、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【００４０】
以上で説明した図４の制御によれば、吐出ガス温度Ｔｄが上限温度Ｔｄｍａｘ近傍の温度となるように、インジェクション量を制御することで、圧縮機２が仕様上の上限温度を超えるのを防止しつつ、圧縮機２の負荷を小さくし、低負荷時の冷凍サイクルの効率を可能な限り向上させることができる。
【００４１】
以上で説明したように、本実施例の冷凍サイクル装置１００では、エコノマイザ６側の電磁弁８ｂの開閉状態に応じて、流量調整弁７の開度、すなわち、インジェクション経路に流す冷媒量の制御に用いる入力信号を、吐出ガス温度Ｔｄと液出口温度の間で切り替えることで、エコノマイザ６の使用状況に拘らず、圧縮機２の負荷を最適化し、冷凍サイクルの効率を向上させた冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００４２】
なお、上述した流量調整弁７の開度制御に加え、電磁弁８ａ、８ｂの開閉の組み合わせ、および、開閉切換のタイミングを以下のように制御することで、冷凍サイクルの効率をさらに高めることができる。
【００４３】
すなわち、冷凍サイクルの運転中に、電磁弁８ｂを閉じる場合には、電磁弁８ａを開いておくことで、常に圧縮機２へのインジェクションを行うことができる。
【００４４】
冷凍サイクルの運転開始時に、電磁弁８ａが閉じており、電磁弁８ｂが開いている場合、液出口温度が外気温度よりも相当低くなったときに、電磁弁８ａを開くことで、エコノマイザ６を経由する第二のインジェクション経路３２に流れる冷媒量を抑制し、液出口温度を上昇させることができる。
【００４５】
冷凍サイクルの運転開始時に、電磁弁８ａと電磁弁８ｂがともに開いている場合、液出口温度が外気温度よりも相当高くなったときに、電磁弁８ａを閉じることで、エコノマイザ６を経由する第二のインジェクション経路３２に流れる冷媒量を増やし、液出口温度を低下させることができる。
【００４６】
冷凍サイクルの運転開始時に、電磁弁８ａが閉じており、電磁弁８ｂが開いている場合、吐出ガス温度が所定値以上になったときに、電磁弁８ａを開くことで、圧縮機２のインジェクションポート２ｃに直接供給する冷媒量を増やし、吐出ガス温度を低下させることができる。
【００４７】
冷凍サイクルの運転開始時に、電磁弁８ａと電磁弁８ｂがともに開いている場合、吐出ガス温度が所定値以上になったときに、電磁弁８ｂを閉じることで、圧縮機２のインジェクションポート２ｃに直接供給する冷媒量を増やし、吐出ガス温度を低下させることができる。
【００４８】
冷凍サイクルの運転開始時に、電磁弁８ａが開いており、電磁弁８ｂが閉じている場合、圧縮機２の吐出ガス過熱度が所定値以下になったときに、電磁弁８ｂを開くことで、電磁弁８ｂを介して圧縮機２のインジェクションポート２ｃに供給する冷媒を温め、圧縮機２を温めることで、吐出ガス過熱度を上昇させることができる。
【００４９】
冷凍サイクルの運転開始時に、電磁弁８ａと電磁弁８ｂがともに開いている場合、圧縮機２の吐出ガス温度が所定値以下になったときに、電磁弁８ａを閉じることで、圧縮機２のインジェクションポート２ｃに直接供給する冷媒量を減らし、圧縮機２の温度が下がりすぎないようにすることで、吐出ガス温度を上昇させることができる。
【実施例２】
【００５０】
次に、図４を用いて、実施例２の冷凍サイクル装置１００を説明する。なお、実施例１と共通する点は、重複説明を省略する。
【００５１】
実施例１では、サブクーラ５とエコノマイザ６を接続する主冷媒回路から、圧縮機２のインジェクションポート２ｃに至るインジェクション経路を分岐させたが、本実施例では、エコノマイザ６と膨張弁１０を接続する主冷媒回路から、圧縮機２のインジェクションポート２ｃに至るインジェクション経路を分岐させた。
【００５２】
サブクーラ５からの流出冷媒に比べ、エコノマイザ６からの流出冷媒は、比エンタルピが更に低いため、本実施例のようにエコノマイザ６からの流出冷媒をインジェクションに用いれば、より少量の冷媒をインジェクションするだけで、実施例１と同等の効果が得られるため、冷凍サイクル装置の効率を、実施例１よりも更に高めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…冷凍サイクル装置、
１００ａ…冷凍機、
１００ｂ…蒸発ユニット、
１…アキュムレータ、
２…圧縮機、
２ａ…吸入口、
２ｂ…吐出口、
２ｃ…インジェクションポート、
３…凝縮器、
４…レシーバタンク、
５…サブクーラ、
６…エコノマイザ、
７…流量調整弁、
８ａ、８ｂ…電磁弁、
９…液配管、
１０…膨張弁、
１１…蒸発器、
１２…ガス配管、
２１…制御回路、
２２…吐出ガス温度センサ、
２３…外気温度センサ、
２４…液出口温度センサ、
３１…第一のインジェクション経路、
３２…第二のインジェクション経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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