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JPH0833251B2 - 冷却装置及び冷却方法 - Google Patents

冷却装置及び冷却方法

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Publication number
JPH0833251B2
JPH0833251B2 JP2176109A JP17610990A JPH0833251B2 JP H0833251 B2 JPH0833251 B2 JP H0833251B2 JP 2176109 A JP2176109 A JP 2176109A JP 17610990 A JP17610990 A JP 17610990A JP H0833251 B2 JPH0833251 B2 JP H0833251B2
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JP
Japan
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stage
valve
economizer
compressor
pressure
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JP2176109A
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シャー デビッド・ノートン
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キャリア コーポレーション
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Publication date
Application filed by キャリア コーポレーション filed Critical キャリア コーポレーション
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Publication of JPH0833251B2 publication Critical patent/JPH0833251B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、二段往復圧縮機を有する冷却装置に関
し、特に、冷却負荷に応じて圧縮機の圧力を制御可能な
冷却装置及びその方法に関するものである。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ ２段圧縮機の能率は、容積効率Ve、エンタルピーΔＨ
及び排気効率Deの関数によって決定される。往復二段圧
縮機においては、シリンダが第１段及び第２段に分割さ
れており、一般的には第１段におけるシリンダ数は第２
段の倍の数となっている。このような構成においては、
一般的に、高温ガスをバイパスさせるか、または、第１
段の１以上のシリンダによる吸入を停止して減圧を行っ
ている。実際には、第１段の全体を減圧して第２段によ
り全圧縮を行い、圧縮機の吸入圧力とすることができ
る。第１段の全排出は吸入側へバイパスされるため、こ
の構成においてもエコノマイザの使用による効率の上昇
を効果的に得ることができなくなる。
そこで、この発明は、２段圧縮機を利用する冷却装置
において、簡便で、効果的で、信頼性のある減圧方法及
びその装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、２段圧縮機において効果的なエコ
ノマイザ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］ 上記課題を解決するためにこの発明によれば、第１段
及び第２段を有する多段圧縮機とコンデンサと膨張バル
ブとエバポレータとを直列に配置して構成される冷却装
置であって、前記第１段及び第２段間と前記第１段の吸
入側とを連結して前記第１段から排出された冷媒の少な
くとも一部を前記第１段の吸入側へ戻す側路と、冷却装
置の負荷要求に応じてこの側路内の流量を調整すること
により前記第１段から前記第２段への供給圧力を制御す
るバルブとを有する冷却装置が提供される。
また、この発明によれば、第１段と第２段とを有する
圧縮機とコンデンサと膨張バルブとエバポレータとを直
列に配列した閉ループから構成される冷却装置を減圧す
る減圧方法であって、圧縮機を作動させて冷媒ガスを圧
縮し前記閉ループ内を循環させる工程と、前記コンデン
サと前記膨張バルブ間から液化冷媒の一部を分離しバル
ブを介して部分的に蒸発させて前記第１及び第２段の中
間に供給するエコノマイザ工程と、前記第１段が全負荷
状態になった時に前記第１段及び第２段の中間における
圧力を前記エバポレータの圧力と同等にするように前記
エバポレータと前記圧縮機間へ前記第１段の出力を戻し
装置圧力を減圧する工程とを含む冷却方法が提供され
る。
［作用］ 上記した課題を解決する手段は以下のように作用す
る。
冷却装置の負荷要求に応じて、圧縮機の第１段の排出
側の圧力を側路を介してバイパスすることにより第２段
への供給圧力が調整される。特に、負荷要求が最大とな
った場合には、第１段の排出をすべて吸入側へバイパス
させることもでき、第２段において、エバポレータ及び
エコノマイザから発生される気化冷媒のみが圧縮される
ように作用させることができる。
［実施例］ 以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例を説明す
る。
第１図は、この発明に係る冷却装置を示す。この冷却
装置10には、第１段20a及び第２段20bとから構成される
往復二段圧縮機が設けられている。図において、第１段
20aは４つシリンダを有しており、第２段は２つのシリ
ンダを有している。圧縮機20は、第１段20a、第２段20
b、コンデンサ30、熱膨張バルブ40及びエバポレータ50
を直列に配置した回路内に設けられている。ライン60
は、第１段20aの吸入側と排出側間を接続している。ま
た、変調バルブ62がライン60内に設けられている。な
お、このバルブ62は、披冷却領域内に設置された温度セ
ンサ62aが検知する温度に応答して作動するように構成
されている。
エコノマイザライン70は、コンデンサ30と熱膨張バル
ブ40の中間点と、第１段20aと第２段20b間のライン60と
の接点の下流側間とに配置されている。エコノマイザラ
イン70内には、バルブ72が設けられており、このバルブ
は第２段20bの排出口に配置された温度センサ72aに応答
して作動するように構成されている。また、熱膨張バル
ブ40はエバポレータ50の出力部に設けられた温度センサ
40aに応答するように構成されている。
次に、作用を説明する。全負荷状態になると、バルブ
62が遮断されて第１段20aの全出力が第２段20bに供給さ
れる。そして、高温高圧冷媒ガスが第２段からコンデン
サ30に送り込まれ、ここで凝縮されて液化されて熱膨張
バルブ40に供給される。この熱膨張バルブ40は温度セン
サ40aにより検知されたエバポレータ50の排出口におけ
る温度に応答して制御されるものであり、液化冷媒の一
部がバルブ40内で瞬間的に気化して通過し圧力が低下す
る。そして、エバポレータ50では液化冷媒が蒸発して冷
媒ガスが生成される。次に、この冷媒ガスは第１段20a
に供給されて冷却サイクルが終了する。バルブ72は温度
センサ72aにより検知された第２段206の排出口の温度に
応答して作動し、圧縮機20の排出温度を所望する温度に
維持するために、ライン70を介して液化冷媒の流れを制
御する。すなわち、液化冷媒はバルブ72を通過する際に
膨張することにより第１段及び第２段の中間段における
圧力まで低下する。また、膨張の際にはエバポレータ50
に流れる液化冷媒を冷却するとともに、第２段における
冷却効果をもさらに高めるように作用する。
センサ62aにより負荷要求の低下が検知されると、バ
ルブ62はそれに比例して開かれ、第１段20aからの出力
が吸入側へバイパスされるようになる。負荷要求が最も
低い場合には、バルブ62は全開して第１段20aが完全に
減圧され、第１段20aの吸入側と排出側がエバポレータ5
0の圧力と同じ圧力になる。第１段20bの出力のほとんど
がバイパスされると、第２段20bに供給される流れは減
少する。第２段20bは圧縮機20が作動中は常時作動して
おり冷媒が常に吸入されている。したがって、バルブ72
からの冷媒をも加えて、エバポレータ50内の流れを維持
するに必要な第１段20aからの出力の少なくとも一部は
第２段を通るように構成されている。その結果、ライン
70を通るエコノマイザ流れは、第１段をバイパスせず第
２段へ常に供給されるようになる。第１段20aが減圧さ
れると、各段の中間における圧力及び第２段20bへの流
れは減少するようになが、その結果、圧縮機20からシス
テム10に供給される流量は、第２段の容積効率における
圧力低下に起因して各段の中間における圧力よりも速く
低下するようになる。
次に、第２図について説明する。図において、点Ａ
は、バルブ62を遮断してバイパスを行なわず、システム
10の各段の中間における圧力及び能率が最大（たとえ
ば、82psia及び42,000BTU/hr）になった場合のＲ−22
（フレオン22、CHC1F2）の状態を示している。ポイント
Ｂは、バルブ62が全開して吸入側をも含む各段の中間圧
力、エバポレータ圧力及びシステム10の効率が最大（た
とえば、18psia及び6,000BTU/hr）になった場合の第１
段からの冷媒を完全にバイパスした状態を示している。
特に、ポイントＡは、全負荷において、圧縮機20を２段
圧縮機として使用しているために、各段間の圧力比は低
く、エンタルピーの変化ΔＨがエコノマイザの使用によ
り高くなり、エコノマイザ流れが遮断された各段の中間
圧力となり、低圧段の全シリンダ（４つ）がエバポレー
タ50によりのみ発生される蒸気を圧縮しているために排
気効率Deが高くなる比較的暑い日の状態を示している。
一方、ポイントＢは、高圧段のシリンダ（２つ）にわた
る高い圧力比によりVeが低く、エコノマイザ流れが低圧
の方へ吸収されるためにΔＨが高く、エコノマイザによ
る流れと同様にエバポレータ流れを高圧段の２つのシリ
ンダのみにより現在圧縮しているために、Deが非常に低
い場合の比較的寒い日の状態を示してある。その結果、
圧縮比は約７から１とすることができる。
第３図は、この発明を輸送冷却システムに適用した例
を示している。なお、図における参照符号は、第１図に
示す対応する構成要素の参照符号に100を加えて同じも
のを示してある。一般的な内燃機関としてのエンジン10
0により圧縮機120が駆動され、その冷却システムはアキ
ュームレータと熱交換を行う。圧縮機120からの出力
は、クランクケース120cへ循環するオイルを取り除くオ
イルセパレータ122へ供給される。そして、高温高圧冷
媒はマイクロプロセッサ166により制御される３方ソレ
ノイドバルブ124を通る。なお、冷却モードにおいて
は、コンデンサ130に向かって流れるが、加熱モード及
び霜取りモードにおいては、レシーバ126及びドレンパ
ンヒータ128の方へ直接流れるようになっている。冷却
モードの場合には、コンデンサ130において高温高圧冷
媒は凝縮され、その後レシーバ126へ送られる。冷却能
率を最大にした場合には、レシーバ126からの流れのほ
とんどはライン171を介してエバポレータ150の下流側に
設けられた温度センサ140aを介して制御されるメイン熱
膨張バルブ140の方へ流れる。そして、熱膨張バルブ140
内を流れる液体冷媒は、エバポレータに達する前にその
一部が瞬間的に蒸発して圧力が低下する。そして、この
エバポレータにおいては、バルブ140内で蒸発しなかっ
た残りの液体冷媒が蒸発し、そのガス冷媒がアキューム
レータ102、そして第１段120aへ供給されてサイクルが
終了する。
全冷却負荷以下の場合には、バイパスライン160内の
変調バルブ162の開度により、第１段120aは完全に、ま
たは、部分的に減圧される。バルブ162は貨物コンテナ
内に設けられたセンサ162aにより検知される貨物コンテ
ナ内の空気温度に応答してマイクロプロセッサ166によ
りその開度が制御される。このバルブ62としては、米国
特許第3,941,952号に開示されているもの等が適してい
る。
また、第２段120bの吸入側へのエコノマイザ／加熱低
減器の流れは第２段120bの吸入側に設けられた温度セン
サ172aにより制御される。バルブ172が開かれると、エ
コノマイザ熱交換器170を介して、ライン160の接合部の
下流側の第２段120bの吸入側と第１段120aの排出側との
間に接続されたライン170aへの流路が形成される。この
実施例における作用は、マイクロプロセッサ166を設け
て162、圧力３方ソレノイドバルブ124、レシーバ126及
びドレンパンヒータ128等を駆動する構成以外は、第１
図に示す実施例と同様なものである。
上述した実施例は、往復圧縮機に関して記載してきた
が、この発明は２段圧縮構造であれば、いずれの構造に
も適用することができる。また、エコノマイザの流れは
バイパス流の下流側に供給されるが、冷却効果を必要と
する場合には上流側に供給することもできる。さらに、
バルブ62及び162は他のパラメータ等に応じて制御する
こともできるし、作動開始時にはそれらを無視する構成
としてもよい。
［発明の効果］ この発明の特有の効果としては、圧縮機の第１段の排
出側から第１段の吸入側へ側路を設けるとともに、冷却
装置の負荷要求に応じてこの側路内の流量を制御するバ
ルブを設ける構成としたために、エコノマイザによる効
果を減じることなく装置の圧力を効果的に調整すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明に係る冷却システムの概略を示すブ
ロック図である。 第２図は、中間段における圧力へ対する能率関係を示す
ブラフである。 第３図は、この発明を適用した輸送冷却システムを示す
ブロック図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１段（20a）及び第２段（20b）を有する
    多段圧縮機（20）とコンデンサ（30）と膨張バルブ（4
    0）とエバポレータ（50）とを直列に配置して構成され
    る冷却装置（10）であって、 前記第１段及び第２段間と前記第１段の吸入側とを連結
    して前記第１段から排出された冷媒の少なくとも一部を
    前記第１段の吸入側へ戻す側路（62）と、 冷却装置の負荷要求に応じてこの側路内の流量を調整す
    ることにより前記第１段から前記第２段への供給圧力を
    制御するバルブ（62）と、 前記コンデンサ（30）と前記膨張バルブ（40）間と前記
    圧縮機の第１及び第２段間とを連結するエコノマイザ
    （70）と、 前記エコノマイザによるエコノマイザ流れを制御するエ
    コノマイザバルブ（72）とを有することを特徴とする冷
    却装置。
  2. 【請求項２】前記エコノマイザ（70）は、前記圧縮機の
    第１段と第２段間における前記側路との連結部の下流側
    に連通することを特徴とする請求項第１項記載の冷却装
    置。
  3. 【請求項３】前記エコノマイザ（70）は、前記圧縮機の
    第１段と第２段間における前記側路との連結部の上流側
    に連通することを特徴とする請求項第１項記載の冷却装
    置。
  4. 【請求項４】前記側路のバルブ（62）が全開した場合に
    は、前記第２段は前記エバポレータ（50）及びエコノマ
    イザ（70）から発生される気化冷媒のみを圧縮すること
    を特徴とする請求項第１項記載の冷却装置。
  5. 【請求項５】第１段（20a）と第２段（20b）とを有する
    圧縮機（20）とコンデンサ（30）と膨張バルブ（40）と
    エバポレータ（50）とを直列に配列した閉ループから構
    成される冷却装置（10）を減圧する減圧方法であって、 圧縮機を作動させて冷媒ガスを圧縮し前記閉ループ内を
    循環させる工程と、 前記コンデンサと前記膨張バルブ間から液化冷媒の一部
    を分離しバルブ（72）を介して部分的に蒸発させて前記
    第１及び第２段の中間に供給するエコノマイザ工程と、 前記第１段から排出された冷媒を前記第１段の吸入側へ
    戻すための側路（60）内の流量を、冷却装置の負荷要求
    に応じてバルブ（62）によって調整し、バルブ（62）が
    全開した時に、前記第１段及び第２段の中間における圧
    力が前記エバポレータの圧力と等しくなるように、前記
    エバポレータと前記圧縮機の間へ前記第１段の出力を戻
    して冷却装置の圧力を減圧する工程とを含むことを特徴
    とする冷却方法。
JP2176109A 1989-07-03 1990-07-03 冷却装置及び冷却方法 Expired - Lifetime JPH0833251B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/374,907 US4938029A (en) 1989-07-03 1989-07-03 Unloading system for two-stage compressors
US374,907 1989-07-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0345861A JPH0345861A (ja) 1991-02-27
JPH0833251B2 true JPH0833251B2 (ja) 1996-03-29

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2176109A Expired - Lifetime JPH0833251B2 (ja) 1989-07-03 1990-07-03 冷却装置及び冷却方法

Country Status (7)

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US (1) US4938029A (ja)
EP (1) EP0407328B1 (ja)
JP (1) JPH0833251B2 (ja)
KR (1) KR0130756B1 (ja)
DK (1) DK0407328T3 (ja)
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