(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の圧縮機が、凝縮器・受液器・減圧器・蒸発器などを順次接続する冷媒管に接続されると共に、前記受液器から各圧縮機へ液冷媒を供給する主リキッド減圧機構を備えた第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管を設け、これら第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管の夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁を介在した冷凍装置において、
前記リキッドインジェクション制御弁の下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管を互いに連通するように接続した補助インジェクション管を設け、この補助インジェクション管には補助リキッド減圧機構を設けたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記補助インジェクション管に設けられた補助リキッド減圧機構は、前記インジェクション用冷媒取出管に備えられた主リキッド減圧機構よりも流路抵抗が大きいことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リキッドインジェクション方式で冷却する圧縮機を複数台備えた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リキッドインジェクション方式と呼ばれる圧縮機の冷却方法は、凝縮器で凝縮した液冷媒（リキッド）を圧縮機のシリンダ部に供給し、リキッドの蒸発潜熱によって圧縮機を冷却するものであり、このようにして冷却される圧縮機複数台を備えた冷凍装置としては、例えば図４に示す構成の冷凍装置が従来周知である。
【０００３】
図４において、インジェクション用のリキッドは、図中の矢印Ｘ１、Ｘ２で示されるように流れ、受液器８よりインジェクション用冷媒取出管１３Ａ・１３Ｂで取り出されたのち、夫々のインジェクション用冷媒取出管１３Ａ・１３Ｂの途中に介在されたリキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂを通過し、キャピラリイ（減圧機構）１４Ａ・１４Ｂ介して、各圧縮機３Ａ・３Ｂの中間圧力室に供給され、ここで蒸発潜熱により圧縮部分を冷却して、各圧縮機３Ａ・３Ｂの過熱を防止する。なお、リキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂは各圧縮機３Ａ・３Ｂの吐出側冷媒管に取り付けた感温筒１６Ａ・１６Ｂが検出する吐出ガス冷媒の温度が適正範囲に納まるように冷媒流量を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、各圧縮機３Ａ・３Ｂに対してリキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂが専用に取り付けてある。そして、各圧縮機３Ａ・３Ｂの温度上昇（運転状況）に応じて、夫々のリキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂを制御しているため、リキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂの制御回数が非常に多く、また、各圧縮機３Ａ・３Ｂ夫々の過熱を防止するため、リキッドの量を多くしなければならないなどリキッドインジェクション制御弁の耐久性や、リキッドの量などに問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような従来の問題点を解消したものであり、リキッドインジェクション制御弁の耐久性を向上させ、リキッドの量を段階的に調整することによりリキッドの総量を減らしてコストを下げた冷凍装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、第１及び第２の圧縮機が、凝縮器・受液器・減圧器・蒸発器などを順次接続する冷媒管に接続されると共に、前記受液器から各圧縮機へ液冷媒を供給する主リキッド減圧機構を備えた第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管を設け、これら第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管の夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁を介在した冷凍装置において、前記リキッドインジェクション制御弁の下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管を互いに連通するように接続した補助インジェクション管を設け、この補助インジェクション管には補助リキッド減圧機構を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷凍装置において、前記補助インジェクション管に設けられた補助リキッド減圧機構は、前記インジェクション用冷媒取出管に備えられた主リキッド減圧機構よりも流路抵抗が大きいことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の冷凍装置の構成を説明した説明図、図２は本発明と従来のリキッドインジェクション制御弁の制御回数を比較したグラフ、図３は本発明と従来の同じ時間内において必要リキッド量を比較したグラフである。なお、図１において、図４の従来例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００１０】
２つの気液分離器１Ａ・１Ｂを経由した後で冷媒は、冷媒管２Ａ・２Ｂを経て各圧縮機３Ａ・３Ｂに吸入され、ここで圧縮されて高温高圧のガスになり閉鎖弁４Ａ・４Ｂより吐出される。閉鎖弁４Ａ・４Ｂを通って吐出した高温高圧のガス冷媒は、合流して共通の油分離器５に流入し、ここで冷凍機油の殆どが除去され、空冷式の凝縮器６に流入して凝縮しリキッドとなる。
【００１１】
凝縮器６で凝縮したリキッドは、冷媒管７により連通している受液器８に流入する。受液器８の受液部８Ｃに溜ったリキッドは、開口端が設けられた負荷側冷媒管９を介して取り出されたのち、閉鎖弁１０・フィルタドライヤ１１・サイトグラス１２を通り、減圧器（図示せず）で減圧され、蒸発器（図示せず）で気化して冷却動作を行い、前記の気液分離器１Ａ・１Ｂに還流する。
【００１２】
ここで、圧縮機３Ａ・３Ｂを冷却するためのインジェクション用のリキッドは、受液部８Ｃから前記負荷側冷媒管９の開口端より下方に開口端を有する主インジェクション管１３を介して取り出される。そして、この主インジェクション管１３は途中で第１及び第２のインジェクション管１３Ａ・１３Ｂに分岐し、分岐したこれら第１及び第２のインジェクション管１３Ａ・１３Ｂは、夫々の途中にリキッドの流量を制御するリキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂを備え、その下流にリキッドの圧力を減圧させる夫々の主リキッドキャピラリイ（主リキッド減圧機構）１４Ａ・１４Ｂを介在し、各圧縮機３Ａ・３Ｂの中間圧力室にリキッドを適宜供給できるように接続されている。
【００１３】
さらにまた、リキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂの下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管１３Ａ・１３Ｂを互いに連通するように補助インジェクション管３０を設け、この補助インジェクション管３０には補助リキッドキャピラリイ（補助リキッド減圧機構）３０Ａが設けられている。
【００１４】
そして、前記補助リキッドキャピラリイ３０Ａの流路抵抗は、主リキッドキャピラリイ１４Ａ・１４Ｂの流路抵抗よりも大きくなるように構成されている。
【００１５】
なお、リキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂは、図４に示した従来例と同様、各圧縮機３Ａ・３Ｂが圧縮して吐出した高温高圧のガス冷媒の温度を検知する手段、例えば冷媒管に取り付けた感温筒１６Ａ・１６Ｂなどが検出する冷媒過熱度が大きく（例えば９５℃）なると開度が全開となり、冷媒過熱度が小さく（例えば７０℃）なると開度が全閉となるように比例制御するように構成されている。
【００１６】
図中、１７Ａ・１７Ｂは、各圧縮機３Ａ・３Ｂの冷凍機油レベルを検出するためのフロートスイッチ、１８Ａ・１８Ｂはこれらフロートスイッチの信号を受けたコントローラ（図示せず）により開閉される電磁弁であり、対応する各圧縮機３Ａ・３Ｂの冷凍機油レベル低下時に開放し、油分離器５の貯油部に冷媒から分離されて溜っている冷凍機油を圧縮機３Ａ・３Ｂに適宜供給して、各圧縮機３Ａ・３Ｂの冷凍機油レベルが所定の範囲内に制御されるようになっている。
【００１７】
一方、１９Ａ・１９Ｂは圧力スイッチ、２０Ａ・２０Ｂは低圧ゲージ、２１は高圧ゲージ、矢印Ｘ０・Ｘ１・Ｘ２・Ｘ３はリキッドの流れを示すものである。
【００１８】
上述のように構成された冷凍装置において、各圧縮機３Ａ・３Ｂの過熱の防止について詳細に説明すると、夫々の圧縮機３Ａ・３Ｂが運転状態のとき、圧縮機の固体差などにより、例えば、第１圧縮機３Ａの吐出温度が約９５℃に上昇すると、感温筒１６Ａが第１圧縮機３Ａの過熱を検知し、その信号をコントローラ（図示せず）に送信し、コントローラからの指示でリキッドインジェクション制御弁１５Ａを比例制御で全開させ、図中の矢印Ｘ０に示すようにリキッドが流れる。このとき、他の第２圧縮機３Ｂの吐出温度も９０℃前後となっている。
【００１９】
そして、感温筒１６Ａの信号によりリキッドインジェクション制御弁１５Ａが全開になっているので、リキッドは図中矢印Ｘ１で示すように主リキッドキャピラリイ１４Ａを通り第１圧縮機３Ａの中間圧力室に吹き出し、第１圧縮機３Ａの過熱を防止すると共に、図中矢印Ｘ２で示すように補助インジェクション管３０に備えられている補助リキッドキャピラリイ３０Ａ内を通過して、主リキッドキャピラリイ１４Ｂを通り第２圧縮機３Ｂの中間圧力室に吹き出し、第２圧縮機３Ｂの過熱も同時に防止する。
【００２０】
このとき、補助リキッドキャピラリイ３０Ａの流路抵抗が、主リキッドキャピラリイ１４Ａの流路抵抗よりも大きいので、第２圧縮機３Ｂに吹き出すリキッドは少量となる。しかし、少量のリキッドでも第２圧縮機３Ｂの温度上昇が押えられる範囲内であれば、リキッドインジェクション制御弁１５Ｂが開放する必要がなくなる。
【００２１】
さらに第２圧縮機３Ｂの温度が上昇して、例えば、第２圧縮機３Ｂの吐出温度が約９５℃に上昇すると、感温筒１６Ｂの信号によりリキッドインジェクション制御弁１５Ｂが比例制御で開放されるので、図中の矢印Ｘ３に示すようにリキッドが流れ、第２圧縮機３Ｂに吹き出すリキッドの量を増すことができ、第２圧縮機３Ｂの過熱を防止することができる。このように、第１及び第２のリキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂを夫々制御することで各圧縮機３Ａ・３Ｂに吹き出すリキッドの量を段階的に調整することが可能である。
【００２２】
すなわち、第１及び第２の圧縮機３Ａ・３Ｂが、凝縮器６・受液器８・減圧器（図示せず）・蒸発器（図示せず）などを順次接続する冷媒管に接続されると共に、前記受液器８から各圧縮機３Ａ・３Ｂへ夫々液冷媒を供給する主リキッド減圧機構１４Ａ・１４Ｂを備えた第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管１３Ａ・１３Ｂを設け、これら第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管１３Ａ・１３Ｂの夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂを介在した冷凍装置において、リキッドインジェクション制御弁１５Ａ・１５Ｂの下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管１３Ａ・１３Ｂを互いに連通するように接続した補助インジェクション管３０を設け、この補助インジェクション管３０には補助リキッド減圧機構３０Ａを設けた構成なので、感温筒１６Ａの信号によりリキッドインジェクション制御弁１５Ａが開放されたとき、リキッドは主リキッドキャピラリイ１４Ａを通り第１圧縮機３Ａの中間圧力室に吹き出し、第１圧縮機３Ａの過熱を防止すると共に、補助インジェクション管３０に備えられている補助キャピラリイ３０Ａ内を通過して、主リキッドキャピラリイ１４Ｂを通り他の第２圧縮機３Ｂの中間圧力室に吹き出し、第２圧縮機３Ｂの過熱も防止することができる。
【００２３】
また、補助インジェクション管３０に設けられた補助リキッドキャピラリイ３０Ａは、第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管１３Ａ・１３Ｂの主リキッドキャピラリイ１４Ａ・１４Ｂよりも流路抵抗が大きいので、最初に開放したリキッドインジェクション制御弁（上述の説明では１５Ａ）をメインの制御弁とし、他を補助の制御弁（上述の説明では１５Ｂ）とするので、補助となったリキッドインジェクション制御弁（上述の説明では１５Ｂ）の制御回数は従来の約２／３〜１／２にすることができ、このため、補助となったリキッドインジェクション制御弁（上述の説明では１５Ｂ）の耐久性が飛躍的に向上するとともに（図２参照）、リキッドの総量も減らすこと（図３参照）が可能である。
【００２４】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形実施することができる。例えば、圧縮機を３台以上備えた冷凍装置であっても良いし、また、性能の違う圧縮機を使用して構成することなども可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１及び第２の圧縮機が、凝縮器・受液器・減圧器・蒸発器などを順次接続する冷媒管に接続されると共に、前記受液器から各圧縮機へ液冷媒を供給する第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管を設け、これら第１及び第２のインジェクション用冷媒取出管の夫々の途中には液冷媒の流量を制御するリキッドインジェクション制御弁を介在した冷凍装置において、前記リキッドインジェクション制御弁の下流側には、夫々のインジェクション用冷媒取出管を互いに連通するように接続した補助インジェクション管を設けた構成なので、リキッドは、第１圧縮機の吐出側に設けられた感温筒の信号により開放されたリキッドインジェクション制御弁の制御で流量を制御され、第１圧縮機の過熱を防止すると共に、補助インジェクション管に備えられている補助キャピラリイ内を通過して、主リキッドキャピラリイを通り第２圧縮機の過熱も防止することができる。
【００２６】
また、前記補助インジェクション管に設けられた補助リキッドキャピラリイは、各インジェクション用冷媒取出管に備えられている各主リキッドキャピラリイよりも流路抵抗が大きいので、最初に開放したリキッドインジェクション制御弁をメインの制御弁としてリキッドの流量を制御し、他を補助の制御弁としてリキッドの流量を制御するので、補助となったリキッドインジェクション制御弁の制御回数は従来の約２／３〜１／２にすることができ、このため、補助となったリキッドインジェクション制御弁の耐久性を飛躍的に向上すると共に、リキッドの総量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す冷凍装置の構成説明図である。
【図２】本発明と従来例の圧縮機の吐出温度によるリキッドインジェクション制御弁の制御回数を比較したグラフである。
【図３】本発明と従来例の圧縮機の必要リキッド量を比較したグラフである。
【図４】従来例を示す冷凍装置の構成説明図である。
【符号の説明】
２Ａ・２Ｂ          冷媒管
３Ａ・３Ｂ          圧縮機
６                  凝縮器
７                  冷媒管
８                  受液器
８Ｃ                受液部
１３Ａ・１３Ｂ      インジェクション用冷媒取出管
１４Ａ・１４Ｂ      主リキッドキャピラリイ（主リキッド減圧機構）
１５Ａ・１５Ｂ      リキッドインジェクション制御弁
１６Ａ・１６Ｂ      感温筒
３０                補助インジェクション管
３０Ａ              補助リキッドキャピラリイ（補助リキッド減圧機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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