(57)【要約】【課題】コストが安く、フラッシュガスを発生させずに確実に圧縮機へ供給するインジェクション量を確保可能な液インジェクション回路を備える冷凍装置を提供する。【解決手段】圧縮機１と、凝縮器２と、減圧装置９と、蒸発器１０と、凝縮器２と膨張弁９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１８へ冷媒を流す液インジェクション回路２２とを備え、液インジェクション回路２２は、凝縮器２と膨張弁９との間の冷媒配管から分岐された第１インジェクション配管１３と、第１インジェクション配管１３からの冷媒を減圧するインジェクション減圧装置１５と、インジェクション減圧装置１５で減圧された冷媒をインジェクションポート１８へ流す第２インジェクション配管１６と、第１インジェクション配管１３を流れる冷媒と第２インジェクション配管１６を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換部２３とを備える。【選択図】図１
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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減圧装置と、
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液インジェクション回路と、を備え、
前記液インジェクション回路は、
前記凝縮器と前記膨張弁との間の冷媒配管から分岐された第１インジェクション配管と、
前記第１インジェクション配管からの冷媒を減圧するインジェクション減圧装置と、
前記インジェクション減圧装置で減圧された冷媒を前記インジェクションポートへ流す第２インジェクション配管と、
前記第１インジェクション配管を流れる冷媒と第２インジェクション配管を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換部と、を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記熱交換部は、前記第１インジェクション配管の一部と、前記第２インジェクション配管とを接触させ、それらの周りを断熱材により覆うことにより構成される、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記熱交換部は、プレート式熱交換器により構成されている、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記熱交換部は、二重管式熱交換器により構成されている、請求項１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、液インジェクション方式で圧縮機を冷却する液インジェクション配管回路を備える冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平７−４７５４号公報（特許文献１）には、受液器から出た液冷媒を空冷式凝縮器で過冷却させ、圧縮機へインジェクションすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液インジェクション方式で圧縮機を冷却する冷凍装置では、冷媒不足となると凝縮器での過冷却が取れなくなり、フラッシュガスが発生する。フラッシュガスは、液インジェクション回路内にも流れるので、液インジェクション回路を流れる冷媒が減少し、適正なインジェクション量が圧縮機に供給されず、圧縮機の冷却不良による焼損が発生する。
【０００５】
特許文献１には、受液器出口配管から分岐した液冷媒を空冷凝縮器で過冷却することで、液インジェクション配管回路内にはフラッシュガスが発生せず、圧縮機にインジェクションする際に確実に圧縮機を保護できると記載されている。
【０００６】
しかし、特許文献１の液インジェクション配管回路の液冷媒は、空冷凝縮器で過冷却するため、空冷凝縮器に過冷却するための液インジェクション配管回路を組み込む必要がある。このため、液インジェクション配管回路の配管径が小さくてもよいとはいえ、空冷凝縮器への液インジェクションの過冷却用パス増加によるサイズアップ、空冷凝縮器の幅寸法分の配管が必要となり、コストアップする課題がある。
【０００７】
そこで本発明は、コストが安く、フラッシュガスを発生させずに確実に圧縮機へ供給するインジェクション量を確保可能な液インジェクション回路を備え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】
上記課題を解決するために、本発明の一形態に係る冷凍装置は、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減圧装置と、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液インジェクション回路と、を備え、前記液インジェクション回路は、前記凝縮器と前記膨張弁との間の冷媒配管から分岐された第１インジェクション配管と、前記第１インジェクション配管からの冷媒を減圧するインジェクション減圧装置と、前記インジェクション減圧装置で減圧された冷媒を前記インジェクションポートへ流す第２インジェクション配管と、前記第１インジェクション配管を流れる冷媒と第２インジェクション配管を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コストが安く、フラッシュガスを発生させずに確実に圧縮機へ供給するインジェクション量を確保可能な液インジェクション回路を備える冷凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷凍サイクル図を示す。
【図２】変形例に係る冷凍装置の冷凍サイクル図を示す。
【図３】変形例に係る冷凍装置の冷凍サイクル図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る冷凍装置１９について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置１９の冷凍サイクル図を示している。
【００１２】
図１に示すように冷凍装置１９は、圧縮機１と、空冷凝縮器２と、受液器３と、阻止弁５、フィルタドライヤ６、サイトグラス７、電磁弁８と、減圧装置９と、蒸発器１０と、気液分離器１１とを備え、これらが冷媒配管で互いに接続され、冷凍サイクルが構成されている。
【００１３】
圧縮機１は、スクロール圧縮機であり、冷媒ガスを吸引して圧縮する。空冷凝縮器２は、圧縮機１から吐出される冷媒ガスを凝縮して液化する。受液器３は、空冷凝縮器２で液冷媒および冷媒ガスになった混相を気液分離し、液冷媒を循環させる。阻止弁５は、手動弁であり、メンテナンス時以外は常に開状態で用いられる。受液器３と阻止弁５は、受液器出口配管４により接続されている。フィルタドライヤ６は、液冷媒中のごみを取り除くフィルタと水分を吸着する乾燥剤を有する。サイトグラス７は、液冷媒の流れを外部から目視するために設けられる。
【００１４】
電磁弁８は、開閉弁であり、運転中は常に開状態で用いられる。減圧装置９は、膨張弁であり、空冷凝縮器２により液化された液冷媒を減圧する。蒸発器１０は、減圧装置９により減圧された液冷媒を蒸発させる。気液分離器１１は、蒸発器１０で液冷媒および冷媒ガスになった混相を気液分離し、冷媒ガスを循環させる。
【００１５】
また、冷凍装置１９は、受液器３に接続された受液器出口配管４から、圧縮機１の中間圧に液インジェクションするためのインジェクションポート１８へ液冷媒を流すための液インジェクション回路２２を備える。液インジェクション回路２２は、阻止弁１２と、第１インジェクション配管１３と、電磁弁１４と、減圧装置１５と、第２インジェクション配管１６と、断熱材１７とを有する。
【００１６】
阻止弁１２は、手動弁であり、メンテナンス時以外は常に開状態で用いられる。電磁弁１４は、インジェクション量を制御する。減圧装置１５は、例えば膨張弁であり、受液器３からの液冷媒を減圧し冷却する。第１インジェクション配管１３は、減圧装置１５の一次側に位置し、阻止弁１２と電磁弁１４とに接続されている。第２インジェクション配管１６は、減圧装置１５の二次側に位置し、減圧装置１５と圧縮機１とに接続されている。断熱材１７は、互いに接触する第１インジェクション配管１３の一部と第２インジェクション配管１６の一部との周りを覆うように設けられている。第１インジェクション配管１３の一部と、第２インジェクション配管１６の一部と、断熱材１７とにより、熱交換部２３が構成される。
【００１７】
次に、冷凍サイクルを形成する冷凍装置１９の基本的な動作について説明する。
【００１８】
気液分離器１１から圧縮機１に吸入された低圧の冷媒ガスが、この圧縮機１で圧縮されて高圧の冷媒ガスになり吐出される。高圧の冷媒ガスは空冷凝縮器２で冷却されて凝縮し、液冷媒となって受液器３に蓄えられる。その後、液冷媒の一部は、受液器出口配管４を通過し、阻止弁５、フィルタドライヤ６、サイトグラス７、電磁弁８を通過後、減圧装置９で減圧され、蒸発器１０が設置される負荷側機器で被冷却物を冷却しながら蒸発し、再び低圧の冷媒ガスとなったのち、気液分離器１１を通過し圧縮機１へ吸入される。
【００１９】
また、液インジェクション回路２２では、受液器３からの液冷媒の一部が、受液器出口配管４から分岐し、阻止弁１２および第１インジェクション配管１３を通る。熱交換部２３において、第１インジェクション配管１３中を流れる冷媒は、第２インジェクション配管１６中を流れる冷媒との間で熱交換され過冷却される。その後、液冷媒は、電磁弁１４を通過し、減圧装置１５において減圧され冷却され、第２インジェクション配管１６を通り、圧縮機１のインジェクションポート１８に入り、圧縮機１内部の図示せぬモータを冷却する。
【００２０】
以上のように本実施形態に係る冷凍装置１９において、液インジェクション回路２２は、空冷凝縮器２と減圧装置９との間の冷媒配管から分岐された第１インジェクション配管１３と、第１インジェクション配管１３からの冷媒を減圧する減圧装置１５と、減圧装置１５で減圧された冷媒をインジェクションポート１８へ流す第２インジェクション配管１６と、第１インジェクション配管を流れる冷媒と第２インジェクション配管を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換部２３とを備える。
【００２１】
かかる構成により、第１インジェクション配管１３を流れる液冷媒と、第２インジェクション配管１６を流れ減圧装置１５で減圧された液冷媒との間で熱交換されるので、第１インジェクション配管１３を流れる液冷媒を過冷却することができ、フラッシュガスの発生を防止することができる。これにより、液インジェクション回路を流れる冷媒の量が減減少することなく適正なインジェクション量を圧縮機１に供給することができる。
【００２２】
また、冷媒不足などにより、受液器出口配管４にフラッシュガスが発生した場合でも、第１インジェクション配管１３と第２インジェクション配管１６との間で熱交換が行われるため、液インジェクション回路２２内でのフラッシュガスの発生を防止することができる。さらに、冷媒不足または冷媒漏れの発生を、冷凍装置１９の使用者が発見できずに冷凍装置１９の運転を継続しても、液インジェクション回路２２内の冷媒を過冷却するのに必要な熱量は回路内の配管を通過する冷媒量で十分なため、低圧機器（蒸発器１０、気液分離器１１）側を通過する冷媒量に関わらず、圧縮機１を確実に保護することができる。
【００２３】
また、液インジェクション回路２２の熱交換部２３は、空冷凝縮器２に組み込む構成ではないので、空冷凝縮器２および液インジェクション回路２２の構成を簡略化でき、液インジェクション回路２２によるコストの増加を抑制することができる。
【００２４】
また、熱交換部２３は、第１インジェクション配管１３の一部と、第２インジェクション配管１６とを接触させ、それらの周りを断熱材１７により覆うことにより構成されるので、液インジェクション回路２２によるコストの増加を抑制することができる。
【００２５】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。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。
【００２６】
例えば、図２に示すように、熱交換部２０を、プレート式熱交換器により構成してもよい。かかる構成によれば、第１インジェクション配管１３と第２インジェクション配管１６との間での熱交換を十分に行うことができるので、第１インジェクション配管１３を流れる液冷媒を十分に過冷却することができ、フラッシュガスの発生を確実に抑制することができる。
【００２７】
また、図３に示すように、熱交換部２１を、二重管式熱交換器により構成してもよい。かかる構成によっても、第１インジェクション配管１３と第２インジェクション配管１７との間での熱交換を十分に行うことができるので、第１インジェクション配管１３を流れる液冷媒を十分に過冷却することができ、フラッシュガスの発生を確実に抑制することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１：圧縮機、２：空冷凝縮器、３：受液器、４：受液器出口配管、５：阻止弁、８：電磁弁、９：減圧装置、１０：蒸発器、１３：第１インジェクション配管、１５：減圧装置、１６：第２インジェクション配管、１７：断熱材、１８：中間圧インジェクションポート、１９：冷凍装置、２０、２１、２３、熱交換部２２：液インジェクション回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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