特開 2020-180710 圧縮式冷凍機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-180710(P2020-180710A)

(43)【公開日】2020年11月5日

(54)【発明の名称】圧縮式冷凍機

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20201009BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 304A

   F25B1/00 331E

   F25B1/00 321A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-81778(P2019-81778)

(22)【出願日】2019年4月23日

(71)【出願人】

【識別番号】503164502

【氏名又は名称】荏原冷熱システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】福住 幸大

(57)【要約】

【課題】大口径の電動弁を使用することなく、冷媒液の流量を適切に調節することができる圧縮式冷凍機を提供する。
【解決手段】圧縮式冷凍機は、冷媒配管４Ｃを流れる冷媒液の流量を調節する冷媒流量調節装置２０を備える。冷媒流量調節装置２０は、上流側オリフィス装置２２および下流側オリフィス装置２３と、冷媒配管４Ｃから分岐するバイパスライン２６と、バイパスライン２６に取り付けられた流量制御弁２８を備える。バイパスライン２６の流出側端部２６ｂは、上流側オリフィス装置２２と下流側オリフィス装置２３との間の位置で冷媒配管４Ｃに接続されており、バイパスライン２６の口径は冷媒配管４Ｃの口径よりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒液を蒸発させて冷媒ガスを生成する蒸発器と、
前記冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮された冷媒ガスを凝縮させて前記冷媒液を生成する凝縮器と、
前記凝縮器と前記蒸発器との間を延びる冷媒配管と、
前記冷媒配管を流れる冷媒液の流量を調節する冷媒流量調節装置とを備え、
前記冷媒流量調節装置は、
前記冷媒配管に取り付けられ、直列に並ぶ上流側オリフィス装置および下流側オリフィス装置と、
前記冷媒配管から分岐するバイパスラインと、
前記バイパスラインに取り付けられた流量制御弁を備えており、
前記バイパスラインの流入側端部は、前記上流側オリフィス装置の上流側の位置で前記冷媒配管に接続され、
前記バイパスラインの流出側端部は、前記上流側オリフィス装置と前記下流側オリフィス装置との間の位置で前記冷媒配管に接続されており、
前記バイパスラインの口径は前記冷媒配管の口径よりも小さい、圧縮式冷凍機。

【請求項2】

前記圧縮式冷凍機は、前記冷媒配管に取り付けられたエコノマイザをさらに備えており、
前記冷媒流量調節装置は、前記エコノマイザの上流側に配置された第１冷媒流量調節装置を構成し、
前記圧縮式冷凍機は、前記エコノマイザの下流側に配置された第２冷媒流量調節装置をさらに備えており、前記第２冷媒流量調節装置は、前記エコノマイザから前記蒸発器に流れる冷媒液の流量を調節するように構成されている、請求項１に記載の圧縮式冷凍機。

【請求項3】

前記第２冷媒流量調節装置は、
前記バイパスラインから分岐する分岐ラインと、
前記分岐ラインに取り付けられた第２流量制御弁と、
前記冷媒配管に取り付けられた第２オリフィス装置を備えており、
前記第２オリフィス装置は、前記エコノマイザと前記蒸発器との間に配置され、
前記分岐ラインの流出側端部は、前記エコノマイザと前記第２オリフィス装置との間の位置で前記冷媒配管に接続されている、請求項２に記載の圧縮式冷凍機。

【請求項4】

前記第２冷媒流量調節装置は、前記第１冷媒流量調節装置と同じ構成を有している、請求項２に記載の圧縮式冷凍機。

【請求項5】

前記バイパスラインは、前記冷媒配管内に位置する冷媒出口を有している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の圧縮式冷凍機。

【請求項6】

前記冷媒出口は、前記下流側オリフィス装置の開口と一直線上に並んでいる、請求項５に記載の圧縮式冷凍機。

【請求項7】

前記冷媒配管には、サブクーラーが取り付けられており、
前記サブクーラーは、前記上流側オリフィス装置の上流側に位置しており、
前記バイパスラインの前記流入側端部は、前記サブクーラーの上流側の位置で前記冷媒配管に接続されている、請求項１に記載の圧縮式冷凍機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ターボ圧縮機またはスクリュー圧縮機などの圧縮機を備えた圧縮式冷凍機に関し、特に冷媒液の流量を調節することが可能に構成された圧縮式冷凍機に関する。

【背景技術】

【0002】

冷凍空調装置などに利用される圧縮式冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムとして構成される。図７は、従来の圧縮式冷凍機を示す模式図である。図７に示すように、圧縮式冷凍機は、被冷却流体から熱を奪って冷媒が蒸発して冷凍効果を発揮する蒸発器２００と、前記蒸発器２００で蒸発した冷媒ガスを圧縮する圧縮機２０１と、前記圧縮された冷媒ガスを冷却流体で冷却して凝縮させる凝縮器２０２と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁２０３とを、冷媒配管２０５Ａ，２０５Ｂ，２０５Ｃによって連結して構成されている。

【0003】

圧縮式冷凍機で効率の良い運転を実現するためには、膨張弁２０３の開度を適切に制御することが重要である。すなわち、膨張弁２０３の開度が大きすぎると、冷媒ガスが蒸発器２００に流れ込む、所謂「吹き抜け」を生じて、冷凍効率（成績係数（C.O.P）とも言う）を悪化させる。一方、膨張弁２０３の開度が小さすぎると、蒸発器２００内の冷媒が不足し、冷凍出力を低下させたり、蒸発器２００内の圧力低下を招いたりする。そこで、圧縮式冷凍機の運転状況に応じて膨張弁２０３の開度を適切に制御することで、高い冷凍効率が達成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−３８７４２号公報

【特許文献2】特開２０１１−２１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図７に示す例では、膨張弁２０３には、冷媒配管２０５Ｃと同口径の電動弁が使用されており、凝縮器２０２の液面などの運転状況に応じて膨張弁２０３の開度が制御される。しかしながら、大口径の電動弁はコストが高く、しかも動作速度が遅く、結果として、冷媒液の流量制御の応答性が悪いという問題があった。

【0006】

流量制御の別の方法として、図８のように、固定オリフィス２０７を電動弁２０３と並列に設ける構成も実施されている。しかしながら、この構成では、固定オリフィス２０７として、大きな開口を有するものを選定する必要がある。結果として、負荷が小さく冷媒液の流量が少ない運転条件では、ある程度の冷媒ガスの通過を許容せざるを得なく、冷凍効率を高めることが難しかった。

【0007】

そこで、本発明は、大口径の電動弁を使用することなく、冷媒液の流量を適切に調節することができる圧縮式冷凍機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、冷媒液を蒸発させて冷媒ガスを生成する蒸発器と、前記冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮された冷媒ガスを凝縮させて前記冷媒液を生成する凝縮器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間を延びる冷媒配管と、前記冷媒配管を流れる冷媒液の流量を調節する冷媒流量調節装置とを備え、前記冷媒流量調節装置は、前記冷媒配管に取り付けられ、直列に並ぶ上流側オリフィス装置および下流側オリフィス装置と、前記冷媒配管から分岐するバイパスラインと、前記バイパスラインに取り付けられた流量制御弁を備えており、前記バイパスラインの流入側端部は、前記上流側オリフィス装置の上流側の位置で前記冷媒配管に接続され、前記バイパスラインの流出側端部は、前記上流側オリフィス装置と前記下流側オリフィス装置との間の位置で前記冷媒配管に接続されており、前記バイパスラインの口径は前記冷媒配管の口径よりも小さい、圧縮式冷凍機が提供される。

【0009】

上流側オリフィス装置を通過した冷媒液は減圧され、結果として上流側オリフィス装置と下流側オリフィス装置との間を流れる冷媒液は低圧となる。一方、バイパスラインから上流側オリフィス装置と下流側オリフィス装置との間に流入する冷媒液は、減圧される前の冷媒液であるので、比較的高い圧力を有している。したがって、バイパスラインを流れた冷媒液は、低圧の冷媒液に注入されたときに瞬間的に蒸発し（フラッシュし）、冷媒ガスからなる気泡を発生させる。この気泡は、下流側オリフィス装置の開口を閉塞し、下流側オリフィス装置を通過する冷媒液の流量を減少させる。この冷媒液の流量は、気泡の発生量に依存して変わり、気泡の発生量は、バイパスラインを流れる冷媒液の流量に依存して変わる。したがって、バイパスラインを流れる冷媒液の流量を流量制御弁で調節することにより、冷媒配管を流れる冷媒液の流量を制御することができる。

【0010】

バイパスラインを流れる冷媒液の流量は、冷媒配管を流れる冷媒液の流量よりも低くてよいので、バイパスラインには、冷媒配管に比べて、口径の小さい配管を使用することができる。したがって、流量制御弁として小型で低価格の流量制御弁を使用することができる。さらに、小型の流量制御弁は、その弁体を速やかに開閉することができるので、冷媒液の流量を速やかに調節することができる。

【0011】

一態様では、前記圧縮式冷凍機は、前記冷媒配管に取り付けられたエコノマイザをさらに備えており、前記冷媒流量調節装置は、前記エコノマイザの上流側に配置された第１冷媒流量調節装置を構成し、前記圧縮式冷凍機は、前記エコノマイザの下流側に配置された第２冷媒流量調節装置をさらに備えており、前記第２冷媒流量調節装置は、前記エコノマイザから前記蒸発器に流れる冷媒液の流量を調節するように構成されている。
本発明によれば、冷媒配管を流れる冷媒液の流量は、第１冷媒流量調節装置と第２冷媒流量調節装置により２段階で調節することができる。

【0012】

一態様では、前記第２冷媒流量調節装置は、前記バイパスラインから分岐する分岐ラインと、前記分岐ラインに取り付けられた第２流量制御弁と、前記冷媒配管に取り付けられた第２オリフィス装置を備えており、前記第２オリフィス装置は、前記エコノマイザと前記蒸発器との間に配置され、前記分岐ラインの流出側端部は、前記エコノマイザと前記第２オリフィス装置との間の位置で前記冷媒配管に接続されている。
一態様では、前記第２冷媒流量調節装置は、前記第１冷媒流量調節装置と同じ構成を有している。

【0013】

一態様では、前記バイパスラインは、前記冷媒配管内に位置する冷媒出口を有している。
本発明によれば、冷媒ガスからなる気泡は、下流側オリフィス装置の開口に速やかに到達する。したがって、流量調節の応答速度を向上させることができる。
一態様では、前記冷媒出口は、前記下流側オリフィス装置の開口と一直線上に並んでいる。

【0014】

一態様では、前記冷媒配管には、サブクーラーが取り付けられており、前記サブクーラーは、前記上流側オリフィス装置の上流側に位置しており、前記バイパスラインの前記流入側端部は、前記サブクーラーの上流側の位置で前記冷媒配管に接続されている。

【0015】

サブクーラーは、凝縮器から蒸発器に送られる冷媒液を冷却し、冷媒液に含まれる冷媒ガスを過冷却させることができる。したがって、サブクーラーは、蒸発器の冷凍能力を向上させることができる。バイパスラインは、サブクーラーによって冷却される前の冷媒液を上流側オリフィス装置と下流側オリフィス装置の間に導くように冷媒配管に接続されている。このような配置により、バイパスラインを流れた温度の比較的高い冷媒液は、冷媒配管に流入したときに瞬間的に蒸発し（フラッシュし）、下流側オリフィス装置を通過する冷媒液の流量を速やかに低下させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、流量制御弁として小型で低価格の流量制御弁を使用することができる。さらに、小型の流量制御弁は、その弁体を速やかに開閉することができるので、冷媒液の流量を速やかに調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】圧縮式冷凍機の一実施形態を示す模式図である。

【図2】冷媒流量調節装置の拡大断面図である。

【図3】バイパスラインから冷媒配管内に導入される冷媒液の流量と、下流側オリフィス装置を通過することができる冷媒液の流量との関係を示すグラフである。

【図4】圧縮式冷凍機の他の実施形態を示す模式図である。

【図5】圧縮式冷凍機のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【図6】圧縮式冷凍機のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【図7】従来のターボ冷凍機の一例を示す模式図である。

【図8】従来のターボ冷凍機の他の例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、圧縮式冷凍機の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、圧縮式冷凍機は、冷媒液を蒸発させて冷媒ガスを生成する蒸発器２と、冷媒ガスを圧縮する圧縮機１と、圧縮された冷媒ガスを凝縮させて冷媒液を生成する凝縮器３を備えている。圧縮機１のタイプは特に限定されない。一例では、圧縮機１は、遠心式圧縮機（ターボ圧縮機ともいう）、またはスクリュー圧縮機である。

【0019】

圧縮機１の吸込口は、冷媒配管４Ａによって蒸発器２に連結されている。圧縮機１の吐出し口は、冷媒配管４Ｂによって凝縮器３に連結されている。凝縮器３は冷媒配管４Ｃによって蒸発器２に連結されている。冷媒配管４Ｃには、冷媒配管４Ｃを流れる冷媒液の流量を調節する冷媒流量調節装置２０が設けられている。

【0020】

蒸発器２は、被冷却流体（例えば冷水）から熱を奪って冷媒液が蒸発して冷凍効果を発揮する。圧縮機１は、蒸発器２で蒸発した冷媒ガスを圧縮し、凝縮器３は、圧縮された冷媒ガスを冷却流体（例えば冷却水）で冷却して凝縮させることで、冷媒液を生成する。冷媒液は、冷媒流量調節装置２０を通過することによって減圧される。減圧された冷媒液は蒸発器２に送られる。このように、圧縮式冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムとして構成される。

【0021】

冷媒流量調節装置２０は、冷媒配管４Ｃに取り付けられた上流側オリフィス装置２２および下流側オリフィス装置２３と、冷媒配管４Ｃから分岐するバイパスライン２６と、バイパスライン２６に取り付けられた流量制御弁２８を備えている。上流側オリフィス装置２２および下流側オリフィス装置２３は、直列に並んでおり、冷媒液の流れ方向において、上流側オリフィス装置２２は下流側オリフィス装置２３の上流に配置されている。上流側オリフィス装置２２および下流側オリフィス装置２３のそれぞれは、予め定められた口径の開口を有する固定オリフィス装置であり、冷媒液の流量を段階的に変化させる機能を有していない。流量制御弁２８は、電動弁から構成されており、冷媒液の流量を段階的に変える機能を有している。流量制御弁２８は、電動弁に代えて、比例電磁弁または電子膨張弁から構成されてもよい。

【0022】

バイパスライン２６の流入側端部２６ａは、上流側オリフィス装置２２の上流側の位置で冷媒配管４Ｃに接続されている。バイパスライン２６の流出側端部２６ｂは、上流側オリフィス装置２２と下流側オリフィス装置２３との間の位置で冷媒配管４Ｃに接続されている。冷媒配管４Ｃを流れる冷媒液の一部は、バイパスライン２６に流入し、バイパスライン２６を通って冷媒配管４Ｃ内に戻される。バイパスライン２６の口径は冷媒配管４Ｃの口径よりも小さく、バイパスライン２６を流れる冷媒液の流量は、冷媒配管４Ｃを流れる冷媒液の流量よりも低い。

【0023】

圧縮式冷凍機は、凝縮器３内の冷媒液の液面レベルを測定する液面検出器３４と、液面検出器３４によって測定された液面レベルに基づいて流量制御弁２８の開度を制御する弁制御部３７をさらに備えている。弁制御部３７は、プログラムが格納された記憶装置と、プログラムに含まれる命令に従って演算を行う演算装置を備えた少なくとも１つのコンピュータから構成されている。液面検出器３４は弁制御部３７に電気的に接続されており、液面検出器３４の出力信号（すなわち、凝縮器３内の冷媒液の液面レベルの測定値）は弁制御部３７に送られるようになっている。弁制御部３７は、凝縮器３内の冷媒液の液面レベルが設定範囲内に維持されるように、流量制御弁２８を制御するように構成されている。

【0024】

圧縮式冷凍機は、蒸発器２内の圧力を測定する圧力測定器４０をさらに備えている。圧力測定器４０は弁制御部３７に電気的に接続されており、圧力測定器４０の出力信号（すなわち、蒸発器２内の圧力の測定値）は弁制御部３７に送られるようになっている。一実施形態では、弁制御部３７は、蒸発器２内の圧力が設定範囲内に維持されるように、流量制御弁２８を制御してもよい。

【0025】

図２は、冷媒流量調節装置２０の拡大断面図である。バイパスライン２６は、冷媒配管４Ｃ内に位置する冷媒出口２６ｃを有している。冷媒出口２６ｃは、下流側オリフィス装置２３の開口２３ａに近接して配置されている。上流側オリフィス装置２２を通過した冷媒液は減圧され、結果として上流側オリフィス装置２２と下流側オリフィス装置２３との間を流れる冷媒液は低圧となる。一方、バイパスライン２６から上流側オリフィス装置２２と下流側オリフィス装置２３との間に流入する冷媒液は、減圧される前の冷媒液であるので、比較的高い圧力を有している。したがって、バイパスライン２６を流れた冷媒液は、低圧の冷媒液に注入されたときに瞬間的に蒸発し（フラッシュし）、冷媒ガスからなる気泡を発生させる。この気泡は、下流側オリフィス装置２３の開口２３ａを閉塞し、下流側オリフィス装置２３を通過する冷媒液の流量を減少させる。

【0026】

下流側オリフィス装置２３を通過する冷媒液の流量は、気泡の発生量に依存して変わり、気泡の発生量は、バイパスライン２６を流れる冷媒液の流量に依存して変わる。したがって、バイパスライン２６を流れる冷媒液の流量を流量制御弁２８で調節することにより、冷媒配管４Ｃを流れる冷媒液の流量を制御することができる。

【0027】

バイパスライン２６を流れる冷媒液の流量は、冷媒配管４Ｃを流れる冷媒液の流量よりも低くてよいので、バイパスライン２６には、冷媒配管４Ｃに比べて、口径の小さい配管を使用することができる。したがって、流量制御弁２８として小型で低価格の流量制御弁２８を使用することができる。さらに、小型の流量制御弁２８は、その弁体を速やかに開閉することができるので、冷媒液の流量を速やかに調節することができる。

【0028】

本実施形態では、バイパスライン２６の冷媒出口２６ｃは、冷媒配管４Ｃ内に位置している。より具体的には、冷媒出口２６ｃは、下流側オリフィス装置２３の開口２３ａと一直線上に並んでいる。このような配置によれば、冷媒ガスからなる気泡は、下流側オリフィス装置２３の開口２３ａに速やかに到達する。したがって、流量調節の応答速度を向上させることができる。

【0029】

図３は、バイパスライン２６から冷媒配管４Ｃ内に導入される冷媒液の流量と、下流側オリフィス装置２３を通過することができる冷媒液の流量との関係を示すグラフである。図３に示すように、下流側オリフィス装置２３を通過することができる冷媒液の流量は、バイパスライン２６から冷媒配管４Ｃ内に導入される冷媒液の流量と概ね反比例している。すなわち、バイパスライン２６から冷媒配管４Ｃ内に導入される冷媒液の流量が増加すると、下流側オリフィス装置２３を通過することができる冷媒液の流量は低下する。

【0030】

弁制御部３７は、図３に示すようなグラフを表す関係式を予めその内部に記憶している。弁制御部３７は、液面検出器３４によって検出された液面レベルに基づいて流量制御弁２８の開度を制御する。具体的には、凝縮器３内の冷媒液の液面レベルが設定範囲を下回ると、弁制御部３７は流量制御弁２８に指令を発して流量制御弁２８の開度を増加させる。結果として、下流側オリフィス装置２３を通過することができる冷媒液の流量が低下し、凝縮器３内の冷媒液の液面レベルは上昇する。図３に示すような、バイパスライン２６から冷媒配管４Ｃ内に導入される冷媒液の流量と、下流側オリフィス装置２３を通過することができる冷媒液の流量との関係は、実験または試運転などにより取得することができる。

【0031】

図４は、圧縮式冷凍機の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態の圧縮式冷凍機は、冷媒配管４Ｃに取り付けられたサブクーラー４５を備えている。このサブクーラー４５は、上流側オリフィス装置２２の上流側に位置している。バイパスライン２６の流入側端部２６ａは、サブクーラー４５の上流側の位置で冷媒配管４Ｃに接続されている。

【0032】

サブクーラー４５は、凝縮器３から蒸発器２に送られる冷媒液を冷却し、冷媒液に含まれる冷媒ガスを過冷却させることができる。したがって、サブクーラー４５は、蒸発器２における冷凍能力を向上させることができる。バイパスライン２６は、サブクーラー４５によって冷却される前の冷媒液を上流側オリフィス装置２２と下流側オリフィス装置２３の間に導くように冷媒配管４Ｃに接続されている。このような配置により、バイパスライン２６を流れた温度の比較的高い冷媒液は、冷媒配管４Ｃに流入したときに瞬間的に蒸発し（フラッシュし）、下流側オリフィス装置２３を通過する冷媒液の流量を速やかに低下させることができる。

【0033】

図５は、圧縮式冷凍機のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。圧縮式冷凍機は、凝縮器３と蒸発器２との間に配置されたエコノマイザ９を備えている。凝縮器３は冷媒配管４Ｃによってエコノマイザ９に連結され、エコノマイザ９は冷媒配管４Ｄによって蒸発器２に連結されている。さらに、エコノマイザ９は、冷媒配管４Ｅによって圧縮機１に連結されている。エコノマイザ９は、凝縮器３と蒸発器２との間に配置された中間冷却器である。

【0034】

凝縮器３からエコノマイザ９に延びる冷媒配管４Ｃには第１冷媒流量調節装置２０Ａが設けられ、エコノマイザ９から蒸発器２に延びる冷媒配管４Ｄには第２冷媒流量調節装置２０Ｂが設けられている。本実施形態では、圧縮機１は、多段遠心式圧縮機から構成されている。より具体的には、圧縮機１は二段遠心式圧縮機からなり、一段目羽根車１１と、二段目羽根車１２と、これらの羽根車１１，１２を回転させる電動機１３とを備えている。

【0035】

圧縮機１の吸込口には、冷媒ガスの羽根車１１，１２への吸込流量を調整するガイドベーン１６が配置されている。ガイドベーン１６は一段目羽根車１１の吸込側に位置している。ガイドベーン１６は放射状に配置されており、各ガイドベーン１６が自身の軸心を中心として互いに同期して所定の角度だけ回転することにより、ガイドベーン１６の開度が変更される。蒸発器２から送られた冷媒ガスは、ガイドベーン１６を通過し、その後、回転する羽根車１１，１２によって順次昇圧される。昇圧された冷媒ガスは、冷媒配管４Ｂを通って凝縮器３に送られる。

【0036】

蒸発器２は、被冷却流体（例えば冷水）から熱を奪って冷媒液が蒸発して冷凍効果を発揮する。圧縮機１は、蒸発器２で蒸発した冷媒ガスを圧縮し、凝縮器３は、圧縮された冷媒ガスを冷却流体（例えば冷却水）で冷却して凝縮させることで、冷媒液を生成する。冷媒液は、第１冷媒流量調節装置２０Ａを通過することによって減圧される。減圧された冷媒液中に存在する冷媒ガスはエコノマイザ９によって分離され、圧縮機１の一段目羽根車１１と二段目羽根車１２との間に設けた中間吸込口１７に送られる。エコノマイザ９を通過した冷媒液は、第２冷媒流量調節装置２０Ｂを通過することによって減圧され、さらに冷媒配管４Ｄを通って蒸発器２に送られる。

【0037】

第１冷媒流量調節装置２０Ａは、凝縮器３からエコノマイザ９に流れる冷媒液の流量を調節するために設けられている。この第１冷媒流量調節装置２０Ａは、図１および図２を参照して説明した冷媒流量調節装置２０と同じ構成を有している。すなわち、第１冷媒流量調節装置２０Ａは、冷媒配管４Ｃに取り付けられた第１上流側オリフィス装置２２および第１下流側オリフィス装置２３と、冷媒配管４Ｃから分岐するバイパスライン２６と、バイパスライン２６に取り付けられた第１流量制御弁２８を備えている。図１および図２を参照して説明した実施形態の各要素に相当する要素には同じ番号を付し、それらの重複する説明を省略する。

【0038】

第２冷媒流量調節装置２０Ｂは、エコノマイザ９から蒸発器２に流れる冷媒液の流量を調節するために設けられている。この第２冷媒流量調節装置２０Ｂは、バイパスライン２６から分岐する分岐ライン５１と、分岐ライン５１に取り付けられた第２流量制御弁５２と、冷媒配管４Ｄに取り付けられた第２オリフィス装置５５を備えている。第２オリフィス装置５５は、エコノマイザ９と蒸発器２との間に配置されている。

【0039】

分岐ライン５１の流入側端部５１ａはバイパスライン２６に接続され、分岐ライン５１の流出側端部５１ｂは、エコノマイザ９と第２オリフィス装置５５との間の位置で冷媒配管４Ｄに接続されている。図２に示す実施形態と同じように、分岐ライン５１は、冷媒配管４Ｄ内に位置する冷媒出口（図示せず）を有している。この冷媒出口は、第２オリフィス装置５５の開口に近接して配置されている。

【0040】

第２冷媒流量調節装置２０Ｂでは、第２オリフィス装置５５の上流側にはオリフィス装置は設けられていない。これは次の理由による。エコノマイザ９を経由して第２オリフィス装置５５に到達した冷媒液は、第１上流側オリフィス装置２２および第１下流側オリフィス装置２３を通過したときに減圧される。一方、分岐ライン５１を流れる冷媒液は、第１上流側オリフィス装置２２および第１下流側オリフィス装置２３を通過していないので、比較的高い圧力を有している。したがって、分岐ライン５１を通じて冷媒配管４Ｄ内に導入された冷媒液は、低圧の冷媒液の存在下で瞬間的に蒸発（フラッシュ）する。結果として、冷媒ガスからなる気泡は、第２オリフィス装置５５を閉塞し、冷媒液の流量を変えることができる。

【0041】

圧縮式冷凍機は、エコノマイザ９内の冷媒液の液面レベルを測定する液面検出器５７をさらに備えている。液面検出器５７は弁制御部３７に電気的に接続されており、液面検出器５７の出力信号（すなわち、エコノマイザ９内の冷媒液の液面レベルの測定値）は弁制御部３７に送られるようになっている。弁制御部３７は、エコノマイザ９内の冷媒液の液面レベルが設定範囲内に維持されるように、第２流量制御弁５２を制御するように構成されている。一実施形態では、弁制御部３７は、蒸発器２内の圧力が設定範囲内に維持されるように、第２流量制御弁５２を制御してもよい。

【0042】

本実施形態によれば、冷媒配管４Ｃ，４Ｄを流れる冷媒液の流量は、第１冷媒流量調節装置２０Ａと第２冷媒流量調節装置２０Ｂにより２段階で調節することができる。一実施形態では、図４に示すサブクーラー４５を、上流側オリフィス装置２２の上流側に配置してもよい。サブクーラー４５の設置位置は、図４に示す実施形態と同じである。

【0043】

図６は、圧縮式冷凍機のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図５を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、第１冷媒流量調節装置２０Ａと第２冷媒流量調節装置２０Ｂは同じ構成を有している。

【0044】

第１冷媒流量調節装置２０Ａは、冷媒配管４Ｃに取り付けられた第１上流側オリフィス装置２２Ａおよび第１下流側オリフィス装置２３Ａと、冷媒配管４Ｃから分岐する第１バイパスライン２６Ａと、第１バイパスライン２６Ａに取り付けられた第１流量制御弁２８Ａを備えている。第１バイパスライン２６Ａの流入側端部２６ａは、第１上流側オリフィス装置２２Ａの上流側の位置で冷媒配管４Ｃに接続されている。第１バイパスライン２６Ａの流出側端部２６ｂは、第１上流側オリフィス装置２２Ａと第１下流側オリフィス装置２３Ａとの間の位置で冷媒配管４Ｃに接続されている。

【0045】

第２冷媒流量調節装置２０Ｂは、冷媒配管４Ｄに取り付けられた第２上流側オリフィス装置２２Ｂおよび第２下流側オリフィス装置２３Ｂと、冷媒配管４Ｄから分岐する第２バイパスライン２６Ｂと、第２バイパスライン２６Ｂに取り付けられた第２流量制御弁２８Ｂを備えている。第２バイパスライン２６Ｂの流入側端部２６ｄは、第２上流側オリフィス装置２２Ｂの上流側の位置で冷媒配管４Ｄに接続されている。第２バイパスライン２６Ｂの流出側端部２６ｅは、第２上流側オリフィス装置２２Ｂと第２下流側オリフィス装置２３Ｂとの間の位置で冷媒配管４Ｄに接続されている。

【0046】

これら第１冷媒流量調節装置２０Ａと第２冷媒流量調節装置２０Ｂの上記要素の構成は、図１および図２を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

【0047】

本実施形態でも、冷媒配管４Ｃ，４Ｄを流れる冷媒液の流量は、第１冷媒流量調節装置２０Ａと第２冷媒流量調節装置２０Ｂにより２段階で調節することができる。図６に示す実施形態は、第２バイパスライン２６Ｂの長さを、図５の分岐ライン５１の長さよりも短くすることができる点で有利である。その一方で、図５に示す実施形態は、第２冷媒流量調節装置２０Ｂは単一の第２オリフィス装置５５のみを有するので低コストであるという点で有利である。

【0048】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0049】

１ 圧縮機
２ 蒸発器
３ 凝縮器
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ 冷媒配管
９ エコノマイザ
１１，１２ 羽根車
１３ 電動機
１６ ガイドベーン
１７ 中間吸込口
２０ 冷媒流量調節装置
２０Ａ 第１冷媒流量調節装置
２０Ｂ 第２冷媒流量調節装置
２２ 上流側オリフィス装置
２２Ａ 第１上流側オリフィス装置
２２Ｂ 第２上流側オリフィス装置
２３ 下流側オリフィス装置
２３Ａ 第１下流側オリフィス装置
２３Ｂ 第２下流側オリフィス装置
２６ バイパスライン
２６ａ 流入側端部
２６ｂ 流出側端部
２６ｃ 冷媒出口
２６Ａ 第１バイパスライン
２６Ｂ 第２バイパスライン
２８ 流量制御弁
２８Ａ 第１流量制御弁
２８Ｂ 第２流量制御弁
３４ 液面検出器
３７ 弁制御部
４０ 圧力測定器
４５ サブクーラー
５１ 分岐ライン
５２ 第２流量制御弁
５５ 第２オリフィス装置
５７ 液面検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】