(57)【要約】【課題】圧縮機の吐出温度の上昇を抑えることが可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機１と、圧縮機１より吐出したガス冷媒を凝縮する凝縮器２と、凝縮器２により凝縮した液冷媒を減圧する膨張弁３と、膨張弁３で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器４と、凝縮器２と膨張弁３との間から分岐され、圧縮機１のインジェクションポートＦへ冷媒を流すインジェクション経路２４と、凝縮器２から膨張弁３へ流れる冷媒と、インジェクション経路２４を流れる冷媒との間で熱交換を行わせるエコノマイザ６と、インジェクション経路２４上であってエコノマイザ６の上流側に設けられ、インジェクション経路２４を流れる冷媒を減圧する流量調整弁５とを備え、冷媒は、擬似共沸冷媒を除く非共沸冷媒であり、二相状態で圧縮機１のインジェクションポートＦへインジェクションされる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機より吐出したガス冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮した液冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器と前記膨張弁との間から分岐され、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と、
前記凝縮器から前記膨張弁へ流れる冷媒と、前記インジェクション経路を流れる冷媒との間で熱交換を行わせるエコノマイザと、
前記インジェクション経路上であって前記エコノマイザの上流側に設けられ、前記インジェクション経路を流れる冷媒を減圧する流量調整弁と、を備え、
冷媒は、擬似共沸冷媒を除く非共沸冷媒であり、二相状態で前記圧縮機の前記インジェクションポートへインジェクションされることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
冷媒は、Ｐ−ｈ線図上において二相状態での等温線が、冷媒温度が−３０℃以上において、ΔＰ／Δｈ≦−０．２[ｋＰａ・（ＫＪ・Ｋｇ−１）−１]の関係を満たす非共沸冷媒であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記インジェクション経路から前記圧縮機の前記インジェクションポートへインジェクションされる直前の冷媒の圧力は、前記インジェクションポートからインジェクションされる冷媒と混合する前記圧縮機の内の冷媒の圧力よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機もしくは前記圧縮機と前記凝縮器との間、または、前記エコノマイザと前記圧縮機との間に設けれ、冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、
前記冷媒温度センサにより検知される温度が所定の温度以上になった場合に、前記流量調整弁を開方向に動作させ、前記冷媒温度センサにより検知される温度が前記所定の温度未満になった場合に、前記流量調整弁を閉方向に動作させる制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記エコノマイザと前記膨張弁との間に設けられ、冷媒の温度を検知する液温センサと、
前記液温センサにより検知される温度が所望の温度以上になった場合に、前記流量調整弁を開方向に動作させ、前記液温センサにより検知される温度が前記所望の温度未満になった場合に、前記流量調整弁を閉方向に動作させる制御装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置および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】
冷凍サイクル装置では、蒸発温度を低下させる必要があるため、圧縮機の吸込み側の冷媒圧力と吐出側の冷媒の圧力との差が大きくなる。これに伴って圧縮過程において冷媒の温度が高温（たとえば１００℃以上）となる場合がある。圧縮機は、冷媒が高温となると効率が低下し、また故障の原因にもつながる。そこで一般的に、圧縮機の圧縮過程の途中にインジェクションポートを設け、そこにエンタルピの低い状態の冷媒を流し込み圧縮機の吐出温度を低減するインジェクションが行われている。
【０００３】
また、インジェクションの量が多すぎても装置全体の冷凍効率が低下するため、圧縮過程の冷媒の温度が低温にならないよう、インジェクションの流量調整が行われている。
【０００４】
また、装置全体の冷凍効率を向上させるため，凝縮器を通過し液化した後の冷媒の一部を分岐し、減圧により温度を下げ、主流の液冷媒の温度を低下させる過冷却熱交換器（エコノマイザ）を使用している。エコノマイザにより冷媒の過冷却を大きくとることで、同じ蒸発能力でも冷媒の循環量を減らすことができる。冷媒の循環量が低下すれば、配管部の圧力損失が低下し、圧縮機の動力も小さくすむため冷凍サイクルの省エネにつながる。
【０００５】
特許文献１では、凝縮器出口からエコノマイザを通過し過冷却させた冷媒を、主冷媒回路から分岐させて膨張弁により減圧しエコノマイザの冷却に使用し、さらに圧縮機のインジェクションに利用している。
【０００６】
また、特許文献２では、主冷媒回路を流れる冷媒をエコノマイザの手間で分岐させ、分岐させた冷媒をエコノマイザに通過させた後、圧縮機にインジェクションしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０‐７９７５号公報
【特許文献２】特開２０１０‐７１６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、エコノマイザを経由した後に分岐してインジェクションを行うだけの回路では、過熱域でのみ効果が発揮できる旨が記載されている。しかし、過熱域で圧縮機にインジェクションを行うと圧縮機の吸入と吐出の圧力差が高い場合は吐出温度を抑えることはできない。また、吐出温度を抑えるために飽和域でインジェクションを行うと、飽和域の温度は一定であるため、特許文献２のようなエコノマイザを経由する前にインジェクションを行う回路でも変わらない。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、圧縮機の吐出温度の上昇を抑えることが可能な冷凍サイクル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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機より吐出したガス冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器により凝縮した液冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器と前記膨張弁との間から分岐され、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と、前記凝縮器から前記膨張弁へ流れる冷媒と、前記インジェクション経路を流れる冷媒との間で熱交換を行わせるエコノマイザと、前記インジェクション経路上であって前記エコノマイザの上流側に設けられ、前記インジェクション経路を流れる冷媒を減圧する流量調整弁と、を備え、冷媒は、擬似共沸冷媒を除く非共沸冷媒であり、二相状態で前記圧縮機の前記インジェクションポートへインジェクションされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧縮機の吐出温度の上昇を抑えることが可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】冷凍サイクル装置の構成を示す図である。
【図２】冷凍サイクル装置の冷凍サイクルのＰ−ｈ線図である。
【図３】冷媒温度と等温線勾配との関係を示す図である。
【図４】実施形態に係るエコノマイザを通過する冷媒の熱交換（温度変化）の様子を示す図である。
【図５】変形例に係るエコノマイザを通過する冷媒の熱交換（温度変化）の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置２０について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置２０の構成を示す図である。
【００１６】
冷凍サイクル装置２０は、冷凍冷蔵庫等に用いられ、図１に示すように、一般的に室外に配置される冷凍機２１と、一般に屋内にある冷蔵ケース、冷蔵庫内等を冷却する蒸発ユニット２２と、を備える。冷凍機２１と蒸発ユニット２２とは、配管により互いに接続されている。
【００１７】
冷凍機２１は、圧縮機１と、凝縮器２と、流量調整弁５と、エコノマイザ（過冷却熱交換器）６と、制御装置７と、ガス温度センサ８と、液温センサ９と、インジェクション温度センサ１０とを備える。蒸発ユニット２２は、膨張弁３と、蒸発器４とを備える。そして、圧縮機１と、凝縮器２と、エコノマイザ６と、膨張弁３と、蒸発器４と、が順次連結されて、主冷媒回路２３を構成している。また、冷凍サイクル装置２０は、エコノマイザ６と膨張弁３との間から分岐され、圧縮機１のインジェクションポートＦへ冷媒を流すインジェクション経路２４を備える。エコノマイザ６では、凝縮器２から膨張弁３へ流れる（主冷媒回路２３を流れる）冷媒と、インジェクション経路２４を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。流量調整弁５は、インジェクション経路２４上であってエコノマイザ６の上流側に設けられている。
【００１８】
圧縮機１は、吸入口Ａと吐出口ＢとインジェクションポートＦとを有しており、インジェクションポートＦは、一般的に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。本実施形態の冷凍サイクル装置２０は一般的な空気調和装置と異なり、外気が高い条件においても、冷蔵冷凍のために蒸発温度を低く保つ必要がある。このため冷媒の圧縮機１の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ある。圧縮機１は、一般に吐出ガスの温度上限が決められており、その上限を超えると最悪の場合故障に至ることも考えられる。そこで、冷凍サイクル装置２０では、吐出温度を下げるために、圧縮過程の途中とつながっているインジェクションポートＦへエンタルピの低い冷媒を流す、インジェクションを行っている。
【００１９】
凝縮器２は、たとえば、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、外部の水を利用したプレート式熱交換器、またはシェルアンドチューブ式熱交換器等の熱交換器が用いられる。凝縮器２を出た冷媒が配管や容器通過などの圧力損失等で少なくともすぐにフラッシュしない程度、凝縮器２においてサブクールを取るのが一般的である。
【００２０】
膨張弁３は、温度式膨張弁や電子式膨張弁等の膨張弁である。蒸発器４は、凝縮器２と同様の構成である。
【００２１】
流量調整弁５は、冷媒の流量または圧力を調整して、冷媒を減圧し蒸発温度を低減可能なものであればどんなものでもよく、温度式膨張弁または電子式膨張弁等の膨張弁、またはキャピラリーチューブと電磁弁等の組合せでもよい。エコノマイザ６には、プレート熱交または二重管等が用いられる。エコノマイザ６は、主冷媒回路２３を流れる冷媒と、分岐部より分流し流量調整弁５による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２３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る。
【００２２】
ガス温度センサ８は、圧縮機１の吐出配管に設けられ、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検知する。液温センサ９は、エコノマイザ６と膨張弁３とを連結する配管に設けられ、当該配管を流れる冷媒の温度を検知する。インジェクション温度センサ１０は、インジェクション経路２４において、エコノマイザ６と圧縮機１とを接続する配管に設けられ、当該配管を流れる冷媒の温度を検知する。
【００２３】
制御装置７は、これらの温度センサの情報から流量調整弁５を制御する。制御装置７は、ガス温度センサ８により検知される温度が所定の温度以上になった場合に、流量調整弁５を開方向に動作させ、ガス温度センサ８により検知される温度が所定の温度未満になった場合に、流量調整弁５を閉方向に動作させる。これにより、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を所定の温度に保つようにしている。また、制御装置７は、インジェクション温度センサ１０により検知される温度が所定の温度（ガス温度センサ８に対する所定の温度とは異なる）以上になった場合に、流量調整弁５を開方向に動作させ、インジェクション温度センサ１０により検知される温度が所定の温度未満になった場合に、流量調整弁５を閉方向に動作させてもよい。これによっても、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を所定の温度に保つことができる。
【００２４】
また、制御装置７は、液温センサ９により検知される温度が所望の温度以上になった場合に、流量調整弁５を開方向に動作させ、液温センサ９により検知される温度が所望の温度未満になった場合に、流量調整弁５を閉方向に動作させる。これにより、蒸発ユニット２２へ供給される液冷媒の温度を所望の温度に保つようにしている。この結果、液冷媒が冷えすぎて結露が発生するのを防止することができる。
【００２５】
本実施形態の冷凍サイクル装置２０において用いられる冷媒は、擬似共沸冷媒を除く非共沸冷媒である。ここで、非共沸冷媒とは、複数の冷媒からなる混合冷媒であって、全組成範囲に渡って、露点と沸点が分離した単なる混合物としての性質しか有しない冷媒である。擬似共沸冷媒は、非共沸冷媒のうち、構成する成分の冷媒特性が近似するため、気液の組成変化が小さい混合冷媒であり、実用的には共沸冷媒と同様に取扱われる冷媒である。擬似共沸冷媒は、例えば、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ等であり、非共沸冷媒は、例えば、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４４８Ａ、Ｒ４４９Ａ等である。
【００２６】
次に、冷凍サイクル装置２０の冷凍サイクルの動作について説明する。
【００２７】
図１の矢印は冷媒の流れを示している。蒸発器４でガス化した冷媒は、室外の冷凍機２１の吸込み側入口より圧縮機１の吸入口Ａへ流れる。圧縮機１での圧縮工程により昇圧され温度上昇したガス冷媒は、圧縮機１の吐出口Ｂより吐出される。圧縮機１より吐出されガス冷媒は、凝縮器２により凝縮される。凝縮器２にて凝縮した冷媒は、エコノマイザ６を通過して冷却され、蒸発ユニット２２内の膨張弁３に至る。膨張弁３により減圧された冷媒は、蒸発器４にて蒸発することで対象を冷却し、ガス化する。蒸発器４でガス化した冷媒は、再び冷凍機２１の吸込み入口に至る。
【００２８】
また、主冷媒回路２３においてエコノマイザ６を通過し、インジェクション経路２４へ分岐した冷媒は、流量調整弁５により減圧され、エコノマイザ６を通過した後、圧縮機１のインジェクションポートＦからインジェクションされる。
【００２９】
次に、本実施形態に係る冷凍サイクル装置２０の冷凍サイクルのＰ−ｈ線図について説明する。
【００３０】
図２は、冷凍サイクル装置２０の冷凍サイクルのＰ−ｈ線図である。
【００３１】
図２における、大文字のアルファベットは、それぞれ図１に示した大文字のアルファベットに位置に対応している。すなわち、図２の「Ａ」は、圧縮機１の吸入口Ａ（蒸発器４の出口から圧縮機１の吸込口の間の位置）に、「Ｂ」は、圧縮機１の吐出口Ｂ（圧縮機１の吐出口から凝縮器２の入口の間の位置）に、「Ｃ」は、凝縮器２の出口と主冷媒回路２３におけるエコノマイザ６の入口との間の位置に、「Ｄ」は、主冷媒回路２３におけるエコノマイザ６の出口と主冷媒回路２３からインジェクション経路２４へ分岐する点との間の位置に、「Ｄ１」は、主冷媒回路２３からインジェクション経路２４へ分岐する点と膨張弁３の入口の間の位置に、「Ｄ２」は、主冷媒回路２３からインジェクション経路２４へ分岐する点と流量調整弁５の入口の間の位置に、「Ｄ２’」は、流量調整弁５の出口とエコノマイザ６の入口の間の位置に、「Ｅ」は、膨張弁３の出口と蒸発器４の入口との間の位置に、「Ｆ」は、圧縮機１のインジェクションポートＦ（エコノマイザ６の出口と圧縮機１のインジェクションポートとの間の位置）に対応する。なお、「Ｇ」は、圧縮機１内部の昇圧過程におけるインジェクション直前に、「Ｈ」は、圧縮機１内部においてインジェクションされた直後に対応する。また、「Ｃ’」は、本実施形態のようにインジェクション経路２４を、エコノマイザ６を通過した後で主冷媒回路２３から分岐させるのではなく、エコノマイザ６の手前で分岐させた場合における流量調整弁５の出口とエコノマイザ６の入口の間の位置に対応する。
【００３２】
図２において、ガス冷媒（状態Ａ）から、圧縮機１内部での圧縮工程により昇圧、昇温され中間圧となったガス冷媒（状態Ｇ）に、インジェクションポートＦの二相状態の冷媒（状態Ｆ）が注入され、混合したガス冷媒（状態Ｈ）が圧縮機１内部でさらに昇圧、昇温され高温・高圧のガス冷媒（状態Ｂ）となる。高温・高圧のガス冷媒（状態Ｂ）が凝縮器２に入り、凝縮器２で外気と熱交換を行い凝縮され、飽和蒸気線を通過し、飽和液線まで到達して、凝縮器２の出口から液冷媒（状態Ｃ）となって流出する。なお、液冷媒（状態Ｃ）では多少の過冷却状態となってもよい。
【００３３】
液冷媒（状態Ｃ）をエコノマイザ６において温度を下げ、状態Ｃの液冷媒よりも低い比エンタルピの液冷媒（状態Ｄ）とする。液冷媒（状態Ｄ）のうち、主冷媒回路２３を流れる液冷媒（状態Ｄ１）は、膨張弁３により減圧されて飽和液線を通過して二相状態の冷媒（状態Ｅ）となる。二相状態の冷媒（状態Ｅ）は、蒸発器４において蒸発され、本装置の冷却対象から吸熱し、飽和蒸気線を通過してガス冷媒（状態Ａ）になる。ガス冷媒（状態Ａ）は、再び圧縮機１による圧縮工程に入る。
【００３４】
一方、液冷媒（状態Ｄ）のうち、インジェクション経路２４に分岐した液冷媒（状態Ｄ２）は、流量調整弁５により減圧されて飽和液線を通過して二相状態の冷媒（状態Ｄ２’）となる。その後、二相状態の冷媒（状態Ｄ２’）は、エコノマイザ６において、状態Ｃから状態Ｄへ冷却される液冷媒と熱交換を行い、比エンタルピが高い二相冷媒（状態Ｆ）となる。二相状態の冷媒（状態Ｆ）は、圧縮機１内部の中間圧となったガス冷媒（状態Ｇ）に注入されて、ガス冷媒（状態Ｇ）を冷却する。これにより、ガス冷媒は、図２におけるｃ分だけ冷却される。また、二相状態の冷媒（状態Ｆ）の圧力は、ガス冷媒（状態Ｇ）の圧力より高く構成される。これにより、状態Ｆにおける冷媒を圧縮機１内への流入しやすくなる。
【００３５】
状態Ｃから状態Ｄへの液冷却量である比エンタルピ差ａ１、状態Ｄ２’から状態Ｆへのエコノマイザ６を通過する冷媒の比エンタルピ変化量である比エンタルピ差ａ、状態Ｇから状態Ｈへのインジェクションによる圧縮機１内の冷媒の比エンタルピ変化量である比エンタルピ差ｂ１、および、インジェクションされる状態Ｆの冷媒とインジェクション後の圧縮機１内の状態Ｈの冷媒と比エンタルピ差ｂ２は、冷媒量との間に相関性がある、状態Ｇと状態Ｈとの間の冷媒量をＸとし、状態Ｄ２’と状態Ｆとの間および状態Ｆと状態Ｈとの間の冷媒量をＹとし、状態Ｃと状態Ｄとの間の冷媒量をＺとすると、Ｚ＝Ｘ＋Ｙであるため、ａ１・（Ｘ＋Ｙ）＝ａ・Ｙ、かつ、ｂ１・Ｘ＝ｂ２・Ｙ、となる。
【００３６】
一般的に、蒸発ユニット２２の蒸発器４での運転状態は一定に保たれるため、状態Ｅから状態Ｇまでの変化も一定となる。このため、比エンタルピ差ａ、ｂ１、ｂ２の和が一定になる。一方、前述のように、冷凍機２１は、圧縮機１における吸入圧力と吐出圧力との差が大きい場合には、圧縮過程でガス冷媒が温度上昇しやすい。このため、仮に冷却能力を一定とした場合において、蒸発器４側の冷媒量Ｘを一定のまま、エコノマイザ６の容量を大きくし、比エンタルピ差ａ１を確保しながらインジェクション冷媒量に相当する冷媒量Ｙを減らして、エコノマイザ６の出口で冷媒がガス状態になるまで熱交換すると、ａ１・（Ｘ＋Ｙ）＝ａ・Ｙであるため、比エンタルピ差ａが増大する。状態Ｆで冷媒がガス状態となるまで熱交換すると、比エンタルピ差ａ、ｂ１、ｂ２の和が一定であるため、比エンタルピ差ｂ１とｂ２との和は減少する。さらに、ｂ１・Ｘ＝ｂ２・Ｙの関係があるため、前述の冷媒量Ｘを一定のまま冷媒量Ｙが減少すると比エンタルピ差ｂ２に対して比エンタルピ差ｂ１の比率が減少するため、冷媒の合流部である状態Ｈが状態Ｇに近づき、状態Ｂにおいて必要な冷却量ｃが確保できない可能性がある。そのため状態Ｆは、二相状態もしくは温度が低く保たれている事が望ましい。このように、二相状態の冷媒を圧縮機１にインジェクションすることにより、冷却量ｃを十分に確保することができ、圧縮機１の吐出温度の上昇を抑えることができる。
【００３７】
本実施形態の冷凍サイクル装置２０では、前述のように冷媒に擬似共沸冷媒を除く非共沸冷媒を用いているが、仮にＲ４１０ＡおよびＲ４０４Ａ等の擬似共沸冷媒を用いた場合には、Ｐ−ｈ線図において二相状態の温度勾配は極めて少なく、圧力一定である状態Ｄ２’と状態Ｆにおいて、温度も一定またはほぼ一定となる。このため、状態Ｆが飽和蒸気線上にあったとしても状態Ｄ２’および状態Ｆの圧力が一定であれば両者は同一温度となる。また、本実施形態ではインジェクション経路２４を状態Ｄから分岐させ、状態Ｄ２’からエコノマイザ６への流入とインジェクションを行っているが、特許文献２のように状態Ｃからインジェクション経路へ分岐して状態Ｃ’からエコノマイザへの流入とインジェクションを行っても、冷却量と過熱量の関係はａ１とａになるため、状態Ｄと状態Ｆと状態Ｇに差はほぼない。
【００３８】
本実施形態における冷媒は、擬似共沸冷媒を除く非共沸冷媒であるので、Ｐ−ｈ線図の二相状態での等温線が、マイナスの勾配を有する。詳細には、本実施形態における冷媒は、冷媒温度（℃）と等温線勾配との関係を示す図３の実線の曲線で示すように、冷媒温度が−３０℃以上において、ΔＰ／Δｈ≦−０．２ｋＰａ・（ＫＪ・Ｋｇ−１）−１の関係を満たす非共沸冷媒である。このように、−０．２よりも急なマイナス勾配を有することにより、後述のように、エコノマイザ６入口での冷媒温度を低くすることができ、主冷媒回路２３を流れる冷媒との温度差を大きくすることができるので、主冷媒回路２３を流れる冷媒を十分に冷却することができる。また、インジェクションに用いる冷媒の温度範囲が−３０℃より大きいため、インジェクションに用いる冷媒の温度を使用範囲内に収めることができる。
【００３９】
図２のＰ−ｈ線図の二相状態の領域に、本実施形態の非共沸冷媒の等温線を破線で示している。冷媒がマイナスの勾配を有することにより、圧力が一定の場合には、比エンタルピ差が低い位置にある方がより温度が低くなる。すなわち、圧力が等しい状態Ｄ２’と状態Ｃ’において、状態Ｄ２’の冷媒温度の方が低くなるため、インジェクション経路２４におけるエコノマイザ６の入口の冷媒温度をより低くすることができる。
【００４０】
図４は、本実施形態のエコノマイザ６を通過する冷媒の熱交換（温度変化）の様子を示す図である。
【００４１】
図４では、左の軸から右の軸に向かう矢印が、インジェクション経路２４を流れる冷媒の温度変化を示し、右の軸から左の軸に向かう矢印が、主冷媒回路２３を流れる冷媒の温度変化を示している。また、図４では、状態Ｆにおける冷媒温度が一定となるようにしている。左の軸から右の軸に向かう３本の矢印において、実線の矢印は、擬似共沸冷媒を除いた非共沸冷媒（温度勾配を有する）が状態Ｄ２’でエコノマイザ６に流入した時の温度変化を示し、破線の矢印は、擬似共沸冷媒を除いた非共沸冷媒（温度勾配を有する）が状態Ｃ’でエコノマイザ６に流入した時の温度変化を示し、一点鎖線の矢印は、擬似共沸冷媒（温度勾配なし）がエコノマイザ６に流入した時の温度変化を示している。
【００４２】
図４に示すように、温度勾配のない冷媒（一点鎖線の矢印）を用いた場合は、主冷媒回路２３を流れる冷媒と熱交換を行ったとしても、理論上、温度変化しないため、主冷媒回路２３を流れる冷媒との温度差（ΔＴＤ−Ｆ）を大きくとることができず、主冷媒回路２３を流れる冷媒を十分に冷却することができない。なお、温度勾配のない冷媒（一点鎖線の矢印）は、図４において温度が減少しているが、これはエコノマイザ６における圧力損失によるものである。
【００４３】
これに対し、温度勾配を有する冷媒を用いた場合は、エコノマイザ６入口での冷媒温度を低くすることができ、主冷媒回路２３を流れる冷媒との温度差を大きくすることができる。本実施形態のように、温度勾配を有する冷媒を状態Ｄ２’でエコノマイザ６に流入させることにより、エコノマイザ６入口での冷媒温度を状態Ｃ’よりもより低くすることができ、主冷媒回路２３を流れる冷媒との温度差（ΔＴＤ−Ｄ２’）をより大きくすることができるので、主冷媒回路２３を流れる冷媒を十分に冷却することができる。この結果、エコノマイザ６において高い熱交換性能を発揮させることができ、エコノマイザ６の小型化を図ることができ、ひいては冷凍機２１の小型化を図ることができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
【００４５】
例えば、本実施の形態では、エコノマイザ６において、主冷媒回路２３を流れる冷媒の方向と、インジェクション経路２４を流れる冷媒の方向を、対向流としたが、並行流としてもよい。かかる構成によっても、図５に示すように、温度勾配を有する冷媒を状態Ｄ２’でエコノマイザ６に流入させることにより、エコノマイザ６入口での冷媒温度を状態Ｃ’よりもより低くすることができ、主冷媒回路２３を流れる冷媒との温度差（ΔＴＣ−Ｄ２’）をより大きくすることができるので、主冷媒回路２３を流れる冷媒を十分に冷却することができる。この結果、エコノマイザ６において高い熱交換性能を発揮させることができる。
【００４６】
また、ガス温度センサ８を、圧縮機１の吐出配管ではなく、圧縮機１自体に設けてもよい。また、ガス温度センサ８およびインジェクション温度センサ１０を設けたが、いずれか一方のみであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１…圧縮機
２…凝縮器
３…膨張弁
４…蒸発器
５…流量調整弁
６…エコノマイザ
７…制御装置
８…ガス温度センサ
９…液温度センサ
１０…インジェクション温度センサ
２０…冷凍サイクル装置
２１…冷凍機
２２…蒸発ユニット
２３…主冷媒回路
２４…インジェクション経路
【図１】
2018021730.tif 000003
【図２】
2018021730.tif 000004
【図３】
2018021730.tif 000005
【図４】
2018021730.tif 000006
【図５】
2018021730.tif 000007