(57)【要約】【課題】冷凍サイクルを効率よく運転するに必要な冷媒量を大幅に削減でき、万一の冷媒漏洩時にも、より安全な冷却システムを提供することを目的とする。【解決手段】圧縮機、凝縮器、第１の減圧機構、第２の減圧機構、蒸発器を順次環状に連接し、可燃性冷媒を封入したものであって、第２の減圧機構は、減圧手段と二方弁とを並列に接続した構造であり、前記第１の減圧機構を凝縮器に直接接続されたものであり、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、この構造では圧縮機の運転中は多量の液冷媒を保有する液管がないため、冷媒封入量を減少することができ、万一の冷媒漏洩時の安全性を高めることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次環状に連接し、前記減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを並列に接続した構造の第２の減圧機構とを直列に接続した構造であり、可燃性冷媒を封入したことを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次環状に連接し、前記減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを直列に接続した構造の第２の減圧機構とを並列に接続した構造であり、可燃性冷媒を封入したことを特徴とする冷却システム。
【請求項３】
圧縮機、凝縮器、第１の減圧機構、第２の減圧機構、蒸発器を順次環状に連接し、第２の減圧機構は、減圧手段と二方弁とを並列に接続した構造であり、前記第１の減圧機構を前記凝縮器に直接接続し、可燃性冷媒を封入したことを特徴とする冷却システム。
【請求項４】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次環状に連接し、前記減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを直列に接続した構造の第２の減圧機構とを、並列に接続した構造であり、前記第１の減圧機構と前記減圧手段が凝縮器に直接接続され、可燃性冷媒を封入したことを特徴とする冷却システム。
【請求項５】
圧縮機を能力可変圧縮機としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項６】
蒸発器の空気吸込み側に蒸発器吸込み空気温度検知センサーを備え、前記蒸発器吸込み空気温度検知センサーで検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を上回れば二方弁を開口し、前記蒸発器吸込み空気温度検知センサーで検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項７】
蒸発器入口側の冷媒配管に蒸発器入口配管温度検知センサーを備え、蒸発器出口側の冷媒配管に蒸発器出口配管温度検知センサーを備え、前記蒸発器入口配管温度検知センサーで検知した蒸発器入口配管温度と、前記蒸発器出口配管温度検知センサーで検知した蒸発器出口配管温度の差により蒸発器出口過熱度を演算する蒸発器出口過熱度演算手段を備え、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を上回れば二方弁を開口し、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項８】
蒸発器出口側配管に低圧側圧力検知センサーを備え、蒸発器出口側の冷媒配管に蒸発器出口配管温度検知センサーを備え、前記低圧側圧力検知センサーが検知した低圧側圧力より飽和温度を演算する飽和温度演算手段を備え、前記蒸発器出口配管温度検知センサーで検知した蒸発器出口配管温度と、前記飽和温度演算手段が演算した飽和温度の差により蒸発器出口過熱度を演算する蒸発器出口過熱度演算手段を備え、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を上回れば二方弁を開口し、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性冷媒を使用した冷却システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、冷凍冷蔵庫，自動販売機，空調機などの冷凍空調機器においては、その冷却システムにオゾン層を破壊しない冷媒として、主にＨＦＣ系冷媒への転換が推進されているが、ＨＦＣ系冷媒の地球温暖化への影響を懸念して、近年、地球温暖化係数の小さい炭化水素冷媒の使用が検討されている。
【０００３】
しかし、この炭化水素冷媒は、可燃性を有するため、冷媒漏洩時の引火による被害を軽減するために、冷凍サイクルへの充填量は、できるかぎり少なくすることが望ましい。
【０００４】
従来の冷却システムとしては、冷凍サイクルへの冷媒充填量を削減したものがある。
【０００５】
以下、図面を参照しながら上記従来の冷却システムを説明する。
【０００６】
図１２は、従来の冷却システムの冷凍サイクル図である。図１２に示すように、従来の冷却システムは、圧縮機１と、圧縮機吐出側の振動吸収継ぎ手２と、凝縮器３と、減圧装置４と、蒸発器５と、圧縮機吸入側の振動吸収継ぎ手６を順次環状に接続して構成されている。
【０００７】
以上のように構成された冷却システムについて、以下その動作を説明する。
【０００８】
まず、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、振動吸収継ぎ手２を介し、凝縮器３に流入し凝縮液化され、減圧装置４により減圧されたのち蒸発器５に流入する。その後、蒸発器５により蒸発ガス化された冷媒は、振動吸収継ぎ手６を介して、再び圧縮機１に流入する。
【０００９】
このとき、圧縮機１の吸入側および吐出側には、振動吸収継ぎ手６および振動吸収継ぎ手２が接続されているため、配管接続構成の自由度の増大により、配管長さを短くすることができ冷媒充填量を削減できるというものである（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−１７０８５９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、振動吸収継ぎ手２および振動吸収継ぎ手６は、ガス冷媒部に設置されているため、その内部に占める冷媒重量は小さく、配管長を短くできたとしても、大幅な冷媒量の削減は困難であるという欠点があった。また、一般に、減圧装置４は、圧縮機への液バックを防止するために、庫内温度が低い低負荷条件を基準に設計されている。従って、立上げ時の高負荷条件では絞り過ぎにより圧縮機吸入冷媒過熱度が大きくなって、能力不足となる。この能力不足を防ぐためには、冷媒封入量を増やさなければならない。従って、万一の炭化水素冷媒漏洩時の安全性が低下するという問題点があった。
【００１２】
本発明は、従来の課題を解決するもので、冷凍サイクルを効率よく運転するに必要な冷媒量を大幅に削減でき、万一の冷媒漏洩時にも、より安全な冷却システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次環状に連接し、減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを並列に接続した構造の第２の減圧機構とを直列に接続した構造であり、可燃性冷媒を封入したものであって、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなり、万一の冷媒漏洩時の安全性を高めることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次環状に連接し、減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを直列に接続した構造の第２の減圧機構とを並列に接続した構造であり、可燃性冷媒を封入したものであって、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなり、万一の冷媒漏洩時の安全性を高めることができる。
【００１５】
また、通常負荷時の冷却システムを、第１の減圧機構のみで設計できるため、減圧装置の設計を容易にできる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、第１の減圧機構、第２の減圧機構、蒸発器を順次環状に連接し、第２の減圧機構は、減圧手段と二方弁とを並列に接続した構造であり、第１の減圧機構を凝縮器に直接接続し、可燃性冷媒を封入したものであって、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。
【００１７】
また、この構造では圧縮機の運転中は多量の液冷媒を保有する液管がないため、冷媒封入量を減少することができ、万一の冷媒漏洩時の安全性をさらに高めることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次環状に連接し、減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを直列に接続した構造の第２の減圧機構とを、並列に接続した構造であり、第１の減圧機構と減圧手段が凝縮器に直接接続され、可燃性冷媒を封入したものであって、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。
【００１９】
また、この構造では圧縮機の運転中は多量の液冷媒を保有する液管がないため、冷媒封入量を減少することができ、万一の冷媒漏洩時の安全性をさらに高めることができる。
【００２０】
さらに、通常負荷時の冷却システムを、第１の減圧機構のみで設計できるため、減圧装置の設計を容易にできる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、圧縮機を能力可変圧縮機としたものであり、高負荷時に圧縮機の回転数を高くすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。
【００２２】
また、圧縮機の回転数を負荷に応じて最適に制御することにより、消費電力を低減することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、蒸発器の空気吸込み側に蒸発器吸込み空気温度検知センサーを備え、蒸発器吸込み空気温度検知センサーで検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を上回れば二方弁を開口し、蒸発器吸込み空気温度検知センサーで検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたものであり、高負荷状態を蒸発器吸込み空気温度に基づいて判断し、二方弁を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。
【００２４】
また、簡単かつ安価な構成で、高負荷状態を検知することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、蒸発器入口側の冷媒配管に蒸発器入口配管温度検知センサーを備え、蒸発器出口側の冷媒配管に蒸発器出口配管温度検知センサーを備え、蒸発器入口配管温度検知センサーで検知した蒸発器入口配管温度と、蒸発器出口配管温度検知センサーで検知した蒸発器出口配管温度の差により蒸発器出口過熱度を演算する蒸発器出口過熱度演算手段を備え、蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を上回れば二方弁を開口し、蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたものであり、高負荷状態を蒸発器入口配管温度と蒸発器出口配管温度から演算した蒸発器出口過熱度に基づいて判断し、二方弁を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。
【００２６】
また、安価な構成で、高精度に高負荷状態を検知することができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、蒸発器出口側配管に低圧側圧力検知センサーを備え、蒸発器出口側の冷媒配管に蒸発器出口配管温度検知センサーを備え、低圧側圧力検知センサーが検知した低圧側圧力より飽和温度を演算する飽和温度演算手段を備え、蒸発器出口配管温度検知センサーで検知した蒸発器出口配管温度と、飽和温度演算手段が演算した飽和温度の差により蒸発器出口過熱度を演算する蒸発器出口過熱度演算手段を備え、蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を上回れば二方弁を開口し、蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が所定の基準過熱度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたものであり、高負荷状態を低圧側圧力と蒸発器出口配管温度から演算した蒸発器出口過熱度に基づいて判断し、二方弁を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。
【００２８】
また、極めて高精度に高負荷状態を検知することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の冷却システムの実施の形態について、図を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の請求項１または６に記載する発明に対応する一実施形態における冷却システムの冷凍サイクルを示した図である。
【００３１】
図２は、本発明の請求項６に記載する発明に対応するフローチャートである。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態の冷却システムは、キャピラリチューブを用いた第１の減圧機構７と、第２の減圧機構８を備え、第２の減圧機構８はキャピラリチューブを用いた減圧手段９と電磁弁を用いた二方弁１０とを並列に接続した構造であり、第１の減圧機構７と第２の減圧機構８を直列に接続して減圧装置１１を構成している。そして、圧縮機１と凝縮器３と減圧装置１１と蒸発器５を順次還状に連接した冷凍サイクルの内部にはプロパンやイソブタン等の可燃性冷媒が封入されている。
【００３３】
また、蒸発器５の空気吸込み側にサーミスタを用いた蒸発器吸込み空気温度検知センサー１２を設け、二方弁制御手段１３を備える。
【００３４】
以上のように構成された本実施の形態の冷却システムについて、以下その動作を説明する。
【００３５】
まず、蒸発器吸込み空気温度検知センサー１２で検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を下回る通常負荷時においては、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に流入し凝縮液化され、減圧装置１１の第１の減圧機構７により減圧される。そして、二方弁制御手段１３により二方弁１０は閉となっているため、冷媒は第２の減圧機構８の減圧手段９によってさらに減圧され蒸発器５に流入する。その後、蒸発器５により蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機１に流入する。
【００３６】
次に、蒸発器吸込み空気温度検知センサー２３で検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を上回る高負荷時には、二方弁制御手段１３により二方弁１０が開となるため、第１の減圧機構７によって減圧された冷媒は、第２の減圧機構８の減圧手段９と二方弁１０とに分流して流れる。その後、冷媒は再び合流して蒸発器５に流入し、蒸発ガス化されて圧縮機１へと戻る。
【００３７】
また、二方弁制御手段１３の動作をフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
まず、ステップ１で所定の基準温度をＴ＝３０℃とする。ステップ２で蒸発器吸込み空気温度検知センサーで蒸発器吸込み空気温度ｔを検知する。ステップ３で蒸発器吸込み空気温度ｔと所定の基準温度Ｔを比較する。そして、ｔ≧Ｔならばステップ４で二方弁制御手段１３により二方弁１０を開にする。また、ｔ＜Ｔならばステップ５で二方弁制御手段１３により二方弁１０を閉にする。
【００３９】
また、第１の減圧機構７と減圧手段９との２段絞りで、通常負荷時の冷凍サイクルが設計される。そして、高負荷時は、二方弁制御手段１３により二方弁１０を開とすることにより、第１の減圧機構７によって減圧された冷媒は、減圧手段９と二方弁１０の二つの通路を流れるため、蒸発器５へ流入する冷媒循環量が増える。これにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇せず、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなり、冷媒漏洩時の漏洩冷媒量の絶対値を低く抑え、万一の冷媒漏洩時の安全性を高めることができる。
【００４０】
また、簡単かつ安価な構成で、高負荷状態を検知することができる。
【００４１】
なお、減圧手段９の減圧量（抵抗値）を第１の減圧機構７の減圧量（抵抗値）より大きく設定するほど、高負荷時の蒸発器５へ流入する冷媒循環量が増える。これは、二方弁１０開時（高負荷時）の冷凍サイクルの全体としての減圧装置１１の減圧量（抵抗値）が小さくなるからである。したがって、通常時と高負荷時の二方弁制御手段１３の設定温度Ｔにより適切な減圧量（抵抗値）を設定することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の請求項２に記載する発明に対応する一実施形態における冷却システムの冷凍サイクルを示した図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４３】
図３において、キャピラリチューブを用いた第１の減圧機構１４と、第２の減圧機構１５を備え、第２の減圧機構１５はキャピラリチューブを用いた減圧手段１６と電磁弁を用いた二方弁１０とを直列に接続した構造であり、第１の減圧機構１４と第２の減圧機構１５を並列に接続して減圧装置１７を構成している。そして、圧縮機１と凝縮器３と減圧装置１７と蒸発器５を順次還状に連接した冷凍サイクルの内部には図示しない可燃性冷媒が封入されている。
【００４４】
以上のように構成された冷却システムについて、以下にその動作を説明する。
【００４５】
まず、通常負荷時においては、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に流入し凝縮液化され、二方弁１０が閉となっているため、減圧装置１７の第１の減圧機構１４により減圧される。その後、蒸発器５により蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機１に流入する。
【００４６】
次に、高負荷時には、二方弁１５が開となるため、第１の減圧機構１４によって減圧される冷媒と、第２の減圧機構１５の第２の減圧手段１６によって減圧される冷媒とに分流して流れる。その後、冷媒は再び合流して蒸発器５に流入し、蒸発ガス化されて圧縮機１へと戻る。
【００４７】
また、通常負荷時は、第１の減圧機構１４のみで、冷凍サイクルが構成される。
【００４８】
そして、高負荷時に二方弁１０を開とすることにより、第１の減圧機構１４によって減圧される冷媒と、第２の減圧手段１６によって減圧される冷媒の二つに分流して流れるため、蒸発器５へ流入する冷媒循環量が増える。これにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇せず、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなり、冷媒漏洩時の漏洩冷媒量の絶対値を低く抑え、万一の冷媒漏洩時の安全性を高めることができる。
【００４９】
また、通常負荷時の冷却システムを、第１の減圧機構１４のみで設計できるため、減圧装置の設計を容易にできる。
【００５０】
なお、高負荷時は、二方弁１５が開となるので、減圧手段１６の減圧量（抵抗値）の第１の減圧機構１４に対する割合を小さくする程、総合的な減圧装置１７の減圧量（抵抗値）が小さくなるため、冷凍サイクルの冷媒循環量が増大する。したがって、第１の減圧機構１４と減圧手段１６の設定は、通常時と高負荷時の二方弁制御手段１３の設定温度Ｔにより適切な減圧量（抵抗値）に設定することができる。
【００５１】
（実施の形態３）
図４は、本発明の請求項３に記載する発明に対応する一実施形態における冷却システムの冷凍サイクルを示した図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５２】
図４において、キャピラリチューブを用いた第１の減圧機構１８は凝縮器３に直接接続されている。
【００５３】
以上のように構成された冷却システムについて、以下にその動作を説明する。
【００５４】
まず、通常負荷時においては、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に流入し凝縮液化され、第１の減圧機構１８により減圧される。そして、二方弁制御手段１３により二方弁１０は閉となっているため、冷媒は第２の減圧機構８の減圧手段９によってさらに減圧され蒸発器５に流入する。その後、蒸発器５により蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機１に流入する。
【００５５】
次に、高負荷時には、二方弁制御手段１３により二方弁１０が開となるため、第１の減圧機構１８によって減圧された冷媒は、第２の減圧機構８の減圧手段９と二方弁１０とに分流して流れる。その後、冷媒は再び合流して蒸発器５に流入し、蒸発ガス化されて圧縮機１へと戻る。
【００５６】
また、凝縮器３と第１の減圧機構１８を直接接続しているため、凝縮器３の出口と第１の減圧機構１８の入口とを接続する液管が不要となり、冷凍サイクル内に多量の液冷媒を保有する液管が存在しない。
【００５７】
したがって、第１の減圧機構１８と凝縮器３を直接接続し、多量の液冷媒を保有する液管をなくしたので、冷凍サイクル内の冷媒封入量を削減することができ、万一の冷媒漏洩時の安全性をさらに高めることができる。
【００５８】
（実施の形態４）
図５は、本発明の請求項４に記載する発明に対応する一実施形態における冷却システムの冷凍サイクルを示した図である。なお、実施の形態２と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５９】
図５において、キャピラリチューブを用いた第１の減圧機構１９は凝縮器３に直接接続されている。第２の減圧機構２０は、凝縮器３に直接接続されたキャピラリチューブを用いた減圧手段２１と、電磁弁を用いた二方弁１０とを直列に接続した構造であり、第１の減圧機構１９と第２の減圧機構２０を並列に接続して減圧装置２２を構成している。そして、圧縮機１と凝縮器３と減圧装置２２と蒸発器５を順次還状に連接した冷凍サイクルの内部にはプロパンやイソブタン等の可燃性冷媒が封入されている。
【００６０】
以上のように構成された冷却システムについて、以下にその動作を説明する。
【００６１】
まず、通常負荷時においては、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器３に流入し凝縮液化され、二方弁１０が閉となっているため、第１の減圧機構１９により減圧される。その後、蒸発器５により蒸発ガス化された冷媒は、再び圧縮機１に流入する。
【００６２】
次に、高負荷時には、二方弁１０が開となるため、第１の減圧機構１９によって減圧される冷媒と、第２の減圧機構２０の減圧手段２１によって減圧される冷媒とに分流して流れる。その後、冷媒は再び合流して蒸発器５に流入し、蒸発ガス化されて圧縮機１へと戻る。
【００６３】
したがって、通常負荷時、第１の減圧機構１９のみで、冷凍サイクルが構成される。そして、高負荷時は、第１の減圧機構１９によって減圧される冷媒と、第２の減圧機構２０の減圧手段２１によって減圧される冷媒とに分流して流れるため、冷凍サイクルの冷媒循環量が増大する。
【００６４】
また、第１の減圧機構１９と、第２の減圧手段２１を凝縮器３に直接接続しているため、凝縮器３の出口と第１の減圧機構１９の入口、および、凝縮器３の出口と第２の減圧手段２１の入口とを接続する液管が不要となり、冷凍サイクル内に多量の液冷媒を保有する液管が存在しない。
【００６５】
したがって、第１の減圧機構１９と、第２の減圧手段２１を凝縮器３に直接接続し、多量の液冷媒を保有する液管をなくしたので、冷凍サイクル内の冷媒封入量を削減することができ、万一の冷媒漏洩時の安全性をさらに高めることができる。
【００６６】
また、通常負荷時の冷却システムを、第１の減圧機構１９のみで設計できるため、減圧装置の設計を容易にできる。
【００６７】
なお、高負荷時は、二方弁１０が開となるので、減圧手段２１の減圧量（抵抗値）の第１の減圧機構１９に対する割合を小さくする程、総合的な減圧装置２２の減圧量（抵抗値）が小さくなるため、冷凍サイクルの冷媒循環量が増大する。したがって、第１の減圧機構１９と減圧手段２１の設定は、通常時と高負荷時の二方弁制御手段１３の設定温度Ｔにより適切な減圧量（抵抗値）に設定することができる。
【００６８】
（実施の形態５）
図６は、本発明の請求項５に記載する発明に対応する一実施形態における冷却システムの冷凍サイクルを示した図である。
【００６９】
図７は、本発明の請求項５に記載する発明に対応するフローチャートである。
【００７０】
なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７１】
図６において、蒸発器５の空気吸込み側にサーミスタを用いた蒸発器吸込み空気温度検知センサー２３を設け、アクチュエータ制御手段２４と、能力可変圧縮機２５を備えている。
【００７２】
以上のように構成された冷却システムについて、以下にその動作を図７のフローチャートを参照して説明する。
【００７３】
まず、ステップ６で所定の基準温度をＴ＝３０℃とする。ステップ７で蒸発器吸込み空気温度検知センサー２３で蒸発器吸込み空気温度ｔを検知する。ステップ８で蒸発器吸込み空気温度ｔと所定の基準温度Ｔを比較する。そして、ｔ≧Ｔならばステップ９でアクチュエータ制御手段２４により二方弁１０を開にする。また、ｔ＜Ｔならばステップ１０でアクチュータ制御手段２４により二方弁１０を閉にする。そして、ステップ１１で再度、蒸発器吸込み空気温度ｔと所定の基準温度Ｔを比較する。そして、ｔ≧Ｔならばステップ１２でアクチュエータ制御手段２４により能力可変圧縮機２５の回転数を上げる。また、ｔ＜Ｔならばステップ１３でアクチュータ制御手段２４により能力可変圧縮機２５の回転数を下げる。
【００７４】
したがって、高負荷時に二方弁１０を開にすることで、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足を防止でき、冷凍サイクル内の冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、能力可変圧縮機２５の回転数を負荷に応じて最適に制御することにより、常に最適な冷媒循環量で運転することができ、常に適正な消費電力を保持することが可能となり、消費電力を低減することができる。
【００７５】
（実施の形態６）
図８は、本発明の請求項７に記載する発明に対応する一実施形態における冷却システムの冷凍サイクルを示した図である。
【００７６】
図９は、本発明の請求項５に記載する発明に対応するフローチャートである。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７７】
図８において、蒸発器入口側の冷媒配管にサーミスタを用いた蒸発器入口配管温度検知センサー２６を設け、蒸発器出口側の冷媒配管にサーミスタを用いた蒸発器出口配管温度検知センサー２７を設ける。また、蒸発器出口過熱度演算手段２８と、二方弁制御手段２９を備える。
【００７８】
以上のように構成された冷却システムについて、以下にその動作を説明する。
【００７９】
蒸発器入口配管温度検知センサー２６で検知した蒸発器入口配管温度と、前記蒸発器出口配管温度検知センサー２７で検知した蒸発器出口配管温度の差により蒸発器出口過熱度を演算する、蒸発器出口過熱度演算手段２８を設け、前記蒸発器出口過熱度演算手段２８が演算した蒸発器出口過熱度が、所定の基準過熱度を上回れば二方弁１０を開口し、前記蒸発器出口過熱度演算手段２８が演算した蒸発器出口過熱度が、所定の基準過熱度を下回れば二方弁１０を閉止する二方弁制御手段２９を設ける。
【００８０】
また、制御動作を図９のフローチャートを参照して説明する。
【００８１】
まず、ステップ１４で所定の基準過熱度をＴ＝１２Ｋとする。ステップ１５で蒸発器入口配管温度検知センサー２６で蒸発器入口配管温度ｔ１を検知する。ステップ１６で蒸発器出口配管温度検知センサー２７で蒸発器出口配管温度ｔ２を検知する。ステップ１７で蒸発器入口配管温度ｔ１と蒸発器出口配管温度ｔ２の差から蒸発器出口過熱度ＳＨを演算する。ステップ１８で演算で求めた蒸発器出口過熱度ＳＨと所定の基準過熱度Ｔを比較する。そして、ＳＨ≧Ｔならばステップ１９で二方弁制御手段２９により二方弁１０を開にする。また、ＳＨ＜Ｔならばステップ２０で二方弁制御手段２９により二方弁１０を閉にする。
【００８２】
したがって、高負荷状態を蒸発器入口配管温度と蒸発器出口配管温度から演算した蒸発器出口過熱度に基づいて判断し、二方弁１０を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、安価な構成で、高精度に高負荷状態を検知することができる。
【００８３】
（実施の形態７）
図１０は、本発明の請求項８に記載する発明に対応する一実施形態における冷却システムの冷凍サイクルを示した図である。
【００８４】
図１１は、本発明の請求項８に記載する発明に対応するフローチャートである。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８５】
図１０において、低圧側配管に低圧側圧力検知センサー３０を設け、蒸発器出口側の冷媒配管にサーミスタを用いた蒸発器出口配管温度検知センサー３１を設ける。また、飽和温度演算手段３２と、蒸発器出口過熱度演算手段３３と、二方弁制御手段３４を備える。
【００８６】
以上のように構成された冷却システムについて、以下にその動作を図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００８７】
まず、ステップ２１で所定の基準過熱度をＴ＝１２Ｋとする。ステップ２２で低圧側圧力検知センサー３０で低圧側圧力Ｐを検知する。ステップ２３で飽和温度演算手段３２が低圧側圧力を基に飽和温度ｔ３を演算する。ステップ２４で蒸発器出口配管温度検知センサー３１で蒸発器出口配管温度ｔ４を検知する。ステップ２５で蒸発器出口過熱度演算手段３３により蒸発器出口配管温度と飽和温度の差から蒸発器出口過熱度ＳＨを演算する。ステップ２６で蒸発器出口過熱度ＳＨと所定の基準過熱度Ｔを比較する。そして、ＳＨ≧Ｔならばステップ２７で二方弁制御手段３４により二方弁１０を開にする。また、ＳＨ＜Ｔならばステップ２８で二方弁制御手段３４により二方弁１０を閉にする。
【００８８】
したがって、高負荷状態を低圧側圧力と蒸発器出口配管温度から演算した蒸発器出口過熱度に基づいて判断し、二方弁１０を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、極めて高精度に高負荷状態を検知することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを並列に接続した構造の第２の減圧機構とを、直列に接続した構造であり、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなり、万一の冷媒漏洩時の安全性を高めることができる。
【００９０】
また、請求項２に記載の発明は、減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを直列に接続した構造の第２の減圧機構とを、並列に接続した構造であり、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなり、万一の冷媒漏洩時の安全性を高めることができる。また、通常時の冷却システムを、第１の減圧機構のみで設計できるため、減圧装置の設計を容易にできる。
【００９１】
また、請求項３に記載の発明は、第２の減圧機構は、減圧手段と二方弁とを並列に接続した構造であり、前記第１の減圧機構を凝縮器に直接接続されたものであり、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、この構造では圧縮機の運転中は多量の液冷媒を保有する液管がないため、冷媒封入量を減少することができ、万一の冷媒漏洩時の安全性をさらに高めることができる。
【００９２】
また、請求項４に記載の発明は、減圧装置が、第１の減圧機構と、減圧手段と二方弁とを直列に接続した構造の第２の減圧機構とを、並列に接続した構造であり、前記第１の減圧機構と前記減圧手段が凝縮器に直接接続されたものであり、高負荷時には二方弁を開とすることにより、圧縮機吸入冷媒の過熱度が上昇しないので、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、この構造では圧縮機の運転中は多量の液冷媒を保有する液管がないため、冷媒封入量を減少することができ、万一の冷媒漏洩時の安全性をさらに高めることができる。さらに、通常時の冷却システムを、第１の減圧機構のみで設計できるため、減圧装置の設計を容易にできる。
【００９３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、圧縮機を能力可変圧縮機としたものであり、高負荷時に圧縮機の回転数を高くすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、圧縮機の回転数を負荷に応じて最適に制御することにより、消費電力を低減することができる。
【００９４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、蒸発器の空気吸込み側に蒸発器吸込み空気温度検知センサーを備え、前記蒸発器吸込み空気温度検知センサーで検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を上回れば二方弁を開口し、前記蒸発器吸込み空気温度検知センサーで検知した蒸発器吸込み空気温度が、所定の基準温度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたものであり、高負荷状態を蒸発器吸込み空気温度に基づいて判断し、二方弁を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、簡単かつ安価な構成で、高負荷状態を検知することができる。
【００９５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、蒸発器入口側の冷媒配管に蒸発器入口配管温度検知センサーを備え、蒸発器出口側の冷媒配管に蒸発器出口配管温度検知センサーを備え、前記蒸発器入口配管温度検知センサーで検知した蒸発器入口配管温度と、前記蒸発器出口配管温度検知センサーで検知した蒸発器出口配管温度の差により蒸発器出口過熱度を演算する、蒸発器出口過熱度演算手段を備え、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が、所定の基準過熱度を上回れば二方弁を開口し、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が、所定の基準過熱度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたものであり、高負荷状態を蒸発器入口配管温度と蒸発器出口配管温度から演算した蒸発器出口過熱度に基づいて判断し、二方弁を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、安価な構成で、高精度に高負荷状態を検知することができる。
【００９６】
また、請求項８に記載の発明は請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、低圧側配管に低圧側圧力検知センサーを備え、蒸発器出口側の冷媒配管に蒸発器出口配管温度検知センサーを備え、前記低圧側圧力検知センサーが検知した低圧側圧力より飽和温度を演算する、飽和温度演算手段を備え、前記蒸発器出口配管温度検知センサーで検知した蒸発器出口配管温度と、前記飽和温度演算手段が演算した飽和温度の差により蒸発器出口過熱度を演算する、蒸発器出口過熱度演算手段を備え、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が、所定の基準過熱度を上回れば二方弁を開口し、前記蒸発器出口過熱度演算手段が演算した蒸発器出口過熱度が、所定の基準過熱度を下回れば二方弁を閉止する二方弁制御手段を備えたものであり、高負荷状態を低圧側圧力と蒸発器出口配管温度から演算した蒸発器出口過熱度に基づいて判断し、二方弁を開とすることにより、冷媒循環量の減少による冷凍能力の不足が防止でき、冷媒封入量を増加する必要がなくなる。また、極めて高精度に高負荷状態を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷却システムの実施の形態１における冷凍サイクル図
【図２】本発明による冷却システムの実施の形態１におけるフローチャート
【図３】本発明による冷却システムの実施の形態２における冷凍サイクル図
【図４】本発明による冷却システムの実施の形態３における冷凍サイクル図
【図５】本発明による冷却システムの実施の形態４における冷凍サイクル図
【図６】本発明による冷却システムの実施の形態５における冷凍サイクル図
【図７】本発明による冷却システムの実施の形態５におけるフローチャート
【図８】本発明による冷却システムの実施の形態６における冷凍サイクル図
【図９】本発明による冷却システムの実施の形態６におけるフローチャート
【図１０】本発明による冷却システムの実施の形態７における冷凍サイクル図
【図１１】本発明による冷却システムの実施の形態７におけるフローチャート
【図１２】従来の冷却システムの冷凍サイクル図
【符号の説明】
１  圧縮機
３  凝縮器
５  蒸発器
７、１４、１８、１９  第１の減圧機構
８、１５、２０  第２の減圧機構
９、１６、２１  減圧手段
１０  二方弁
１１、１７、２２  減圧装置
１２、２３  蒸発器吸込み空気温度検知センサー
１３、２９、３４  二方弁制御手段
２４  アクチュエータ制御手段
２５  能力可変圧縮機
２６  蒸発器入口配管温度検知センサー
２７、３１  蒸発器出口配管温度検知センサー
２８、３３  蒸発器出口過熱度演算手段
３０  低圧側圧力検知センサー
３２  飽和温度演算手段
【図１】
2004156823.tif 000003
【図２】
2004156823.tif 000004
【図３】
2004156823.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004156823.tif 000008
【図７】
2004156823.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004156823.tif 000011
【図１０】
2004156823.tif 000012
【図１１】
2004156823.tif 000013
【図１２】
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