(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とを有する圧縮部を設け、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機から吐出された冷媒と水とを熱交換する冷媒対水熱交換器とを備えた冷凍装置において、
前記中間圧力が上昇した際に前記密閉型圧縮機の運転を停止する保護機構と、
前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、
この圧力検出装置により検出した前記中間圧力が前記保護機構の作動圧力よりも低い所定圧力に達した場合、前記吸込圧力を低下させて前記密閉型圧縮機から前記冷媒対水熱交換器への前記冷媒の供給を継続可能とする制御装置とを備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記圧力検出装置が、前記密閉容器内の圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記圧力検出装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けた温度検出装置であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記制御装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けられた電動膨張弁を有し、前記圧力検出装置による検出結果により、前記電動膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記制御装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けられた電磁開閉弁と、この電磁開閉弁に並列に設けられたキャピラリチューブとを有し、前記圧力検出装置よる検出結果により、前記電磁開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記制御装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けられた電磁開閉弁と、この電磁開閉弁に並列に設けられた電動膨張弁とを有し、前記圧力検出装置よる検出結果により、前記電磁開閉弁と前記電動膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記冷媒が、二酸化炭素冷媒であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を制御する冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍装置で用いられる冷媒として、フロン冷媒が用いられているが、当該冷媒には、塩素基が含まれておりオゾン層の破壊原因であることが判明しており、これに代わる冷媒として、自然冷媒である二酸化炭素冷媒の利用がある。
【０００３】
一般に、冷媒の圧縮部が１段の密閉型圧縮機は、電動機部を冷却するために圧縮した冷媒ガスを密閉容器内に吐出し、外部へ吐出する構造であり、密閉容器内圧力は吐出圧力となる。
【０００４】
二酸化炭素冷媒を冷凍装置で使用した場合、フロン冷媒よりも高い動作圧力を必要とするため、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力が高くなる。
【０００５】
そこで、この密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を低減させるため、圧縮部が複数段の密閉型圧縮機で、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力を、吸込圧力と吐出圧力との中間圧力としたものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷凍装置に備えた例えば冷媒対水熱交換器の給水や外気の温度が高くなると、密閉型圧縮機に供給される冷媒の圧力が上昇し、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力が高くなる問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、密閉型圧縮機の密閉容器内の圧力が、所定圧力を超えることを防止して、装置の安全性を向上させることができる冷凍装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、密閉容器内に、吸込冷媒を吸込圧力から中間圧力に圧縮する前段圧縮部とこの前段圧縮部からの前記中間圧力の冷媒を吐出圧力に圧縮する後段圧縮部とを有する圧縮部を設け、前記密閉容器内の圧力が前記中間圧力と等しく設定された密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機から吐出された冷媒と水とを熱交換する冷媒対水熱交換器とを備えた冷凍装置において、前記中間圧力が上昇した際に前記密閉型圧縮機の運転を停止する保護機構と、前記中間圧力を検出する圧力検出装置と、この圧力検出装置により検出した前記中間圧力が前記保護機構の作動圧力よりも低い所定圧力に達した場合、前記吸込圧力を低下させて前記密閉型圧縮機から前記冷媒対水熱交換器への前記冷媒の供給を継続可能とする制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧力検出装置が、前記密閉容器内の圧力を検出する圧力センサであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記圧力検出装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けた温度検出装置であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記制御装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けられた電動膨張弁を有し、前記圧力検出装置による検出結果により、前記電動膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記制御装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けられた電磁開閉弁と、この電磁開閉弁に並列に設けられたキャピラリチューブとを有し、前記圧力検出装置よる検出結果により、前記電磁開閉弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を有することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記制御装置が、前記前段圧縮部の冷媒吸込口側に設けられた電磁開閉弁と、この電磁開閉弁に並列に設けられた電動膨張弁とを有し、前記圧力検出装置よる検出結果により、前記電磁開閉弁と前記電動膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御装置を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の発明において、上記冷媒が、二酸化炭素冷媒であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１乃至６に記載の発明には、次の作用がある。
【００１７】
密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が、所定圧力に達した場合に、吸込圧力を低下させ、密閉容器内の中間圧力を低下させることにより、前記密閉容器の圧力が所定圧力を超えて高くなることを防ぐことができる。
【００１８】
請求項７には、次の作用がある。
【００１９】
冷媒として、フロン冷媒よりも高い動作圧力を必要とする二酸化炭素冷媒を用いた場合に、密閉型圧縮機の密閉容器内の中間圧力が、所定圧力に達した場合に、吸込圧力を低下させ、密閉容器内の中間圧力を低下させることにより、前記密閉容器の圧力が所定圧力を超えて高くなることを防ぐことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
なお、本発明の実施の形態にかかる冷凍装置では、冷媒として自然冷媒である二酸化炭素冷媒を用いる場合について説明する。
【００２２】
〔Ａ〕第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。
【００２３】
１は冷凍装置を示し、この冷凍装置１は、冷媒を圧縮する密閉型圧縮機２、冷媒と水と熱交換させる冷媒対水熱交換器３、冷媒を膨張させ減圧させる減圧器４、冷媒と外気等とを熱交換させる蒸発器５、冷媒の気液分離を行うアキュムレータ６、密閉型圧縮機２の冷媒吸込圧力を制御する制御装置７を有してなる。
【００２４】
また、この冷凍装置１は、密閉型圧縮機２の密閉容器内の圧力を検出する圧力検出装置８を有しており、制御装置７は、圧力検出装置８の検出結果により密閉型圧縮機２の冷媒吸込圧力を制御する。
【００２５】
制御装置７は、電動膨張弁９と弁の開度を制御する弁開度制御装置１０とを備えており、弁開度制御装置１０により電動膨張弁９の弁開度を制御し、密閉型圧縮機２の冷媒吸込圧力を制御する。圧力検出装置８は、密閉型圧縮機２の密閉容器内の圧力を検出する圧力センサ１１を有してなる。
【００２６】
密閉型圧縮機２は、図２に示すように、密閉容器１２を有し、その密閉容器１２内に電動機部１３と、圧縮部１４とを有している。圧縮部１４は、前段圧縮部１５と後段圧縮部１６とを備えている。前段圧縮部１５には冷媒の吸込口１５ａと、冷媒の吐出口１５ｂと、冷媒を密閉容器１２内に吐出する吐出口１５ｃとが設けられ、後段圧縮部１６には冷媒の吸込口１６ａと吐出口１６ｂとが設けられている。前段圧縮部１５の吐出口１５ｂと後段圧縮部１６の吸込口１６ａとは接続配管１７により接続されている。前段圧縮部１５の吸込口１５ａには、圧縮する冷媒を吸込む吸込配管１８が設けられ、この吸込口１５ａには吸込配管１８を介して制御装置７の電動膨張弁９が設けられている。
【００２７】
後段圧縮部１６の吐出口１６ｂには圧縮した冷媒を吐出する吐出配管１９が設けられている。密閉容器１２には冷媒を排出するための通路配管２０の一端２０ａが接続され、この通路配管２０の他端２０ｂが接続配管１７に接続されている。
【００２８】
前段圧縮部１５の吸込口１５ａから吸い込まれる冷媒は、前段圧縮部１５によって圧縮され、この圧縮された冷媒は前段圧縮部１５の吐出口１５ｂ、１５ｃより吐出される。前段圧縮部１５の吸込口１５ａより吐出された冷媒は、接続配管１７を介し、後段圧縮部１６の吸込口１６ａから吸込まれ、この後段圧縮部１６によって圧縮され、吐出口１６ｂより吐出される。
【００２９】
密閉容器１２内は、吐出口１５ｃにより吐出された冷媒によって、吸込圧力Ｐ１と吐出圧力Ｐ２の中間圧力Ｐ３となり、この中間圧力Ｐ３の冷媒は、通路配管２０より排出され、接続配管１７を介し、後段圧縮部１６へ送られる。
【００３０】
上記構成において、例えば夏季では、冷媒対水熱交換器３の給水温度および外気温度が高くなる。或いはいずれか一方の温度が高くなる。この状態で、冷凍装置１を運転した場合、密閉型圧縮機２への冷媒の吸込圧力Ｐ１は上昇し、前段圧縮部１５で圧縮された冷媒の中間圧力Ｐ３が上昇する。
【００３１】
通常、この中間圧力Ｐ３が上昇すると、圧縮機の保護機構（図示せず）が動作して圧縮機の運転を停止させる。
【００３２】
本実施形態では、圧力センサ１１により中間圧力Ｐ３を検出し、その中間圧力Ｐ３がある所定圧力に達した場合、弁開度制御装置１０により、電動膨張弁９の弁開度を制御し、密閉型圧縮機２への冷媒の吸込圧力Ｐ１を低下させ、中間圧力Ｐ３を低下させる。従って、密閉容器１２の中間圧力Ｐ３が所定圧力を超えて高くなることがなく、圧縮機の保護機構（図示せず）が動作することがなく、この圧縮機を継続運転させることができる。
【００３３】
〔Ｂ〕第２の実施の形態
図３は、本発明の第２の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００３４】
制御装置７が、電磁開閉弁２１とキャピラリチューブ２２との並列回路と、電磁開閉弁２１の弁開度を制御する弁開度制御装置２３とで構成される。上記中間圧力Ｐ３が所定圧力以下の場合、この弁開度制御装置２３により、電磁開閉弁２１を開き、冷媒の中間圧力が所定圧力に達した場合、電磁開閉弁２１を閉じ、冷媒をキャピラリチューブ２２にバイパスさせ、吸込圧力Ｐ１を低下させ、密閉容器１２内の中間圧力Ｐ３を低下させている。
【００３５】
これによっても、密閉容器１２内の中間圧力Ｐ３が所定圧力を超えて高くなることを防止することができる。
【００３６】
〔Ｃ〕第３の実施の形態
図４は、本発明の第３の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００３７】
制御装置７が、電磁開閉弁２４と電動膨張弁２５との並列回路と、電磁開閉弁２４の弁開度と電動膨張弁２５の弁開度とを制御する弁開度制御装置２６とで構成されている。この弁開度制御装置２６により、冷媒の中間圧力Ｐ３が所定圧力以下の場合は電磁開閉弁２４を開き、中間圧力Ｐ３が所定圧力に達した場合に電磁開閉弁２４を閉じ冷媒を電動膨張弁２５にバイパスさせ、電動膨張弁２５の弁開度を制御し、吸込圧力Ｐ１を低下させ、密閉容器１２内の中間圧力Ｐ３を低下させる。
【００３８】
これによっても、密閉容器１２内の中間圧力Ｐ３が所定圧力を超えて高くなることを防止することができる。
【００３９】
〔Ｄ〕第４の実施の形態
図５は、本発明の第４の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。この第４の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。冷媒の吸込圧力Ｐ１と吸込温度が比例し、吸込圧力Ｐ１と中間圧力Ｐ３が比例することから、圧力検出装置８が、密閉型圧縮機２の吸込冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置２７であってもよい。
【００４０】
〔Ｅ〕第５の実施の形態
図６は、本発明の第５の実施の形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。この第４の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。圧力検出装置７が、冷媒対水熱交換器３に流入する給水の温度を検出する給水温度検出装置２８と、外気温度を検出する外気温度検出装置２９と、それらの検出温度に基づいて中間圧力Ｐ３を演算する演算装置３０とからなるものであってもよい。
【００４１】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４２】
【発明の効果】
本発明では、密閉容器内圧力が所定圧力に達した場合、吸込圧力を低下させ、容器内圧力を低下させることにより、密閉容器の圧力が所定圧力を超えて高くなることを防止する。従って、冷凍装置が安全運転される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍装置の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】密閉型圧縮機の断面図である。
【図３】本発明に係る冷凍装置の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図４】本発明に係る冷凍装置の第３の実施の形態を示す回路図である。
【図５】本発明に係る冷凍装置の第４の実施の形態を示す回路図である。
【図６】本発明に係る冷凍装置の第５の実施の形態を示す回路図である。
【符号の説明】
１  冷凍装置
２  密閉型圧縮機
３  冷媒対水熱交換器
４  減圧器
５  蒸発器
６  アキュムレータ
７  制御装置
８  圧力検出装置
９  電動膨張弁（制御装置）
１０  弁開度制御装置（制御装置）
１１  圧力センサ（圧力検出装置）
１２  密閉容器
１３  電動機部
１４  圧縮部
１５  前段圧縮部
１５ａ  吸込口
１５ｂ  吐出口
１５ｃ  吐出口
１６  後段圧縮部
１６ａ  吸込口
１６ｂ  吐出口
２１  電磁開閉弁（制御装置）
２２  キャピラリチューブ（制御装置）
２３  弁開度制御装置（制御装置）
２４  電磁開閉弁（制御装置）
２５  電動膨張弁（制御装置）
２６  弁開度制御装置（制御装置）
２７  冷媒温度検出装置（圧力検出装置）
２８  給水温度検出装置（圧力検出装置）
２９  外気温度検出装置（圧力検出装置）
３０  演算装置（圧力検出装置）
【図１】
0004928673.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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