JP2005214443A - Refrigerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍装置に関し、特に、超臨界冷凍サイクルで運転される冷凍装置における液戻り防止に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to prevention of liquid return in a refrigeration apparatus operated in a supercritical refrigeration cycle.
近年、オゾン層破壊の問題及び給湯装置における給湯の高温化ニーズへの対応のために、二酸化炭素などの超臨界冷凍サイクルで冷凍運転される自然冷媒が注目を浴びている。また、このような超臨界サイクル冷凍運転を行う冷凍装置として、特許文献1に記載されているものが知られている。
In recent years, natural refrigerants that are refrigerated in a supercritical refrigeration cycle, such as carbon dioxide, have attracted attention in order to meet the problem of ozone depletion and the need for high temperature hot water supply in hot water supply devices. Moreover, what is described in
この冷凍装置は、例えば特許文献1の第2図に示されているように、圧縮機、熱交換器(高圧ガス冷却器)、高圧ガス冷媒と低圧冷媒とを向流型に熱交換する向流型熱交換器の高圧側通路、絞り弁、蒸発器、前記向流型熱交換器の低圧側通路、液体レシーバを順次直列に接続して閉回路を構成した冷凍サイクル装置により、超臨界冷凍サイクルで運転するように構成されている。また、液体レシーバの液体部分が圧縮機の吸入配管及び向流型熱交換器の低圧側通路の入り口側に接続されている。そして、絞り弁の開度を変更することにより蒸発器出口の余剰液冷媒量を変化させて、液体レシーバに貯留される液体冷媒量を変化させている。つまり、この従来技術では、余剰冷媒を低圧側の液体レシーバに貯留するように構成している。しかし、この従来技術は、低圧側に余剰冷媒を液状で貯留するため、通常運転中液冷媒が圧縮機に戻り易いという欠点がある。また、除霜運転時も液体レシーバに液冷媒が溜まり易くなるため、圧縮機に液戻りし易いという問題がある。さらに、冬季等において長期間運転を休止していたとき、或いは除霜運転した後に通常の運転に切り換えるとき等の過渡期には、より一層液冷媒が戻り易いという欠点がある。
For example, as shown in FIG. 2 of
また、同特許文献1における第3図のものは、圧縮機、熱交換器(高圧ガス冷却器)、高圧ガス冷媒と低圧冷媒とを向流型に熱交換する向流型熱交換器の高圧側通路、開閉弁、レシーバ、絞り弁、蒸発器、向流型熱交換器の低圧側通路を順次直列に接続して閉回路を構成した冷凍サイクル装置により、超臨界冷凍サイクルで運転するように構成されている。そして、レシーバ入口側の開閉弁を遮断すると同時に絞り弁の開度調整を同時に行っている。つまり、レシーバ入口を閉鎖しているときのレシーバから流出する冷媒量を増減することにより、余剰冷媒をレシーバに貯留するように構成している。
しかしながら、この従来技術では、レシ−バ出口を開閉するため、レシーバへの冷媒の流れが断続し、高圧側の圧力変動が大きくなるため冷媒貯留量の制御が困難である。また、前記過渡期には圧縮機への液冷媒の戻りを防止する対策については何ら記載していない。
FIG. 3 in
However, in this prior art, since the receiver outlet is opened and closed, the flow of the refrigerant to the receiver is intermittent, and the pressure fluctuation on the high pressure side becomes large, so it is difficult to control the refrigerant storage amount. Further, there is no description about measures for preventing the return of the liquid refrigerant to the compressor during the transition period.
また、同特許文献1における第4図のものは、圧縮機、熱交換器(高圧ガス冷却器)、高圧ガス冷媒と低圧冷媒とを向流型に熱交換する向流型熱交換器の高圧側通路、絞り弁、蒸発器、向流型熱交換器の低圧側通路を順次直列に接続して閉回路を構成し、かつ、絞り弁と並列に開閉弁、レシーバ、開閉弁の直列回路を接続した冷凍サイクル装置により、超臨界冷凍サイクルで運転するように構成されている。そして、絞り弁の開度制御とレシーバ出入口の開閉弁を開閉して、レシーバに対する流入冷媒量又は流出冷媒量を増減し、余剰冷媒をレシーバに貯留するように構成している。
しかしながら、この従来技術では、レシ−バ出入口の開閉弁を開閉することによりレシーバ内の圧力が高圧から低圧まで急激に変化するため、冷媒貯留量の制御が困難である。また、前記過渡期には圧縮機への液冷媒の戻りを防止する対策については何ら記載していない。
However, in this prior art, the pressure in the receiver changes abruptly from a high pressure to a low pressure by opening and closing the opening / closing valve of the receiver inlet / outlet, so that it is difficult to control the refrigerant storage amount. Further, there is no description about measures for preventing the return of the liquid refrigerant to the compressor during the transition period.
従来の技術は、上述のように通常運転中及び除霜運転中に圧縮機へ液戻りし易く、さらに、冬季の長期運転休止後の運転開始時或いは除霜運転後の通常運転への切り換え時などの過渡期には、より一層圧縮機へ液戻りし易いという欠点があった。 As described above, the conventional technology is easy to return the liquid to the compressor during normal operation and defrosting operation, and at the start of operation after a long-term operation stop in winter or when switching to normal operation after defrosting operation. In the transition period, there was a drawback that the liquid was more easily returned to the compressor.
本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであって、通常運転中、除霜運転中、冬季の長期運転休止後の運転開始時、或いは除霜運転後の通常運転への切り換え時に圧縮機に液戻りを起こすことなく冷凍サイクル内の冷媒量調節を調節可能にした冷凍装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art. During normal operation, during defrosting operation, at the start of operation after a long-term operation stop in winter, or after defrosting operation An object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can adjust the refrigerant amount adjustment in the refrigeration cycle without causing liquid return to the compressor when switching to operation.
本発明に係る冷凍装置は、回転数可変型圧縮機、高圧側ガス冷媒を冷却する高圧側冷却装置、第1絞り装置、冷凍サイクル内の冷媒量を調整するための中間レシーバ、第2絞り装置、外気を熱源とする蒸発器、気液分離器を順次直列に接続して閉回路を形成した冷凍サイクル装置を備え、この冷凍サイクル装置は、通常運転時には超臨界冷凍サイクルで運転されるものであって、圧縮機と第1絞り装置との間が高圧状態となり、第1絞り装置と第2絞り装置との間が中間圧状態となり、第2絞り装置と圧縮機との間が低圧状態となり、かつ、蒸発器出口の冷媒が過熱状態となるように第1絞り装置及び第2絞り装置の少なくとも一方が制御され、さらに、運転開始時圧縮機を所定条件の間低速で運転するように制御されてなることを特徴とする。
ここで、所定条件の間とは、冷凍装置の運転開始時において、過渡的状態の運転が完了したことを検知できるように予め設定された所定運転条件に達するまでの間を意味する。
A refrigerating apparatus according to the present invention includes a variable speed compressor, a high-pressure side cooling device that cools a high-pressure side gas refrigerant, a first throttling device, an intermediate receiver for adjusting the amount of refrigerant in the refrigeration cycle, and a second throttling device. , Equipped with a refrigeration cycle device in which a closed circuit is formed by serially connecting an evaporator that uses outside air as a heat source and a gas-liquid separator in series, and this refrigeration cycle device is operated in a supercritical refrigeration cycle during normal operation. Thus, the compressor and the first throttle device are in a high pressure state, the first throttle device and the second throttle device are in an intermediate pressure state, and the second throttle device and the compressor are in a low pressure state. In addition, at least one of the first expansion device and the second expansion device is controlled so that the refrigerant at the outlet of the evaporator is overheated, and further, the compressor is controlled to operate at a low speed for a predetermined condition at the start of operation. It is characterized by becoming .
Here, “between predetermined conditions” means a period until a predetermined operating condition is set in advance so that it can be detected that the operation in the transitional state has been completed at the start of the operation of the refrigeration apparatus.
前記冷凍サイクル装置は、前記所定条件の間として、運転開始後の運転時間が、過渡的状態の運転が完了したことを検知できるように予め設定された所定時間経過するまでの間を採用するものとしてもよい。 The refrigeration cycle apparatus employs a period of time after the start of operation until a predetermined time elapses so that it can be detected that the operation in the transient state is completed as the predetermined condition. It is good.
前記冷凍サイクル装置は、前記所定条件の間として、圧縮機の吐出圧力が、過渡的状態の運転が完了したことを検知できるように予め設定された所定圧力に上昇するまでの間を採用するものとしてもよい。 The refrigeration cycle apparatus employs a period until the discharge pressure of the compressor rises to a predetermined pressure set in advance so that it can be detected that the operation in the transient state is completed as the predetermined condition. It is good.
前記冷凍サイクル装置は、前記所定条件の間として、圧縮機の吐出ガス温度が、過渡的状態の運転が完了したことを検知できるように予め設定された所定温度に上昇するまでの間を採用するものとしてもよい。 The refrigeration cycle apparatus employs a period until the discharge gas temperature of the compressor rises to a predetermined temperature set in advance so that it can be detected that the operation in the transient state is completed as the predetermined condition. It may be a thing.
また、前記冷凍サイクル装置では、中間レシーバで運転条件の変化による余剰冷媒を貯留し得る容積を有することが好ましい。 In the refrigeration cycle apparatus, it is preferable that the intermediate receiver has a volume capable of storing surplus refrigerant due to a change in operating conditions.
また、前記冷凍サイクル装置は、気液分離器が除霜時の圧縮機への液バックを防止し得る容積を有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said refrigerating-cycle apparatus has a capacity | capacitance which can prevent the liquid back | bag to the compressor at the time of a gas-liquid separator defrosting.
また、前記冷凍サイクル装置は、前記気液分離器が蒸発器の冷媒出口の上方に配置され、気液分離器の液冷媒が蒸発器と気液分離器とをつなぐ配管を介して蒸発器へ重力で戻るように構成したものとしてもよい。 In the refrigeration cycle apparatus, the gas-liquid separator is disposed above the refrigerant outlet of the evaporator, and the liquid refrigerant of the gas-liquid separator is connected to the evaporator via a pipe connecting the evaporator and the gas-liquid separator. It may be configured to return by gravity.
また、前記冷凍サイクル装置は、前記気液分離器が外気と熱交換する熱交換器として作用するものとしてもよい。 The refrigeration cycle apparatus may act as a heat exchanger in which the gas-liquid separator exchanges heat with outside air.
また、前記冷凍サイクル装置は、気液分離器が蒸発器の冷媒出口の上方に配置される場合において、蒸発器と気液分離器とをつなぐ配管の断面積が圧縮機吸入配管の断面積より大きく構成されているようにしてもよい。 In the refrigeration cycle apparatus, when the gas-liquid separator is arranged above the refrigerant outlet of the evaporator, the cross-sectional area of the pipe connecting the evaporator and the gas-liquid separator is greater than the cross-sectional area of the compressor suction pipe. It may be configured to be large.
また、前記冷凍サイクル装置は、除霜運転を停止したときに一時的に圧縮機を停止させ、所定時間経過後に運転を再開するように制御されるものとしてもよい。 The refrigeration cycle apparatus may be controlled so as to temporarily stop the compressor when the defrosting operation is stopped and to restart the operation after a predetermined time has elapsed.
また、前記冷凍サイクル装置は、高圧ガス冷却器、第1絞り装置間の高圧冷媒と蒸発器、気液分離器間の低圧冷媒とを熱交換する熱交換器を備えているように構成したものでもよい。 Further, the refrigeration cycle apparatus is configured to include a heat exchanger for exchanging heat between the high pressure gas cooler, the high pressure refrigerant between the first expansion device and the evaporator, and the low pressure refrigerant between the gas-liquid separator. But you can.
本発明に係る冷凍装置は、冷凍サイクル装置内の冷媒量を調節する中間レシーバが中間圧状態となる第1絞り装置と第2絞り装置との間に設けられているので、低圧側回路に液冷媒を貯留させることなく冷凍サイクル装置内の冷媒量の調節を行うことができる。また、従来の冷凍装置では低圧側に低圧レシーバを備えているが、本発明の冷凍サイクル装置は、このような低圧レシーバを設けずに、通常運転中蒸発器出口の冷媒が過熱状態となるように第1絞り装置及び第2絞り装置の少なくとも一方を制御しているので、蒸発器出口に液冷媒が流出することがない。また、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機の吸入回路に液冷媒の貯留容器がないので、圧縮機への液冷媒の戻りが防止される。
さらに、本発明の冷凍サイクル装置は、運転開始時に所定条件の間、圧縮機を低速で運転するようにしているので、運転開始時の圧縮機への液冷媒の戻りをより確実に防止することができる。特に、冬季等における長期運転休止期間中の寝込み冷媒や、除霜運転後における運転態様の切り換え時においては圧縮機へ液戻りし易いが、上記のように圧縮機を低速運転することにより、その危険性を回避することができる。
In the refrigeration apparatus according to the present invention, the intermediate receiver for adjusting the amount of refrigerant in the refrigeration cycle apparatus is provided between the first expansion device and the second expansion device where the intermediate pressure state is established. The amount of refrigerant in the refrigeration cycle apparatus can be adjusted without storing the refrigerant. In addition, although the conventional refrigeration apparatus includes a low-pressure receiver on the low-pressure side, the refrigeration cycle apparatus of the present invention does not provide such a low-pressure receiver so that the refrigerant at the evaporator outlet is overheated during normal operation. In addition, since at least one of the first throttling device and the second throttling device is controlled, the liquid refrigerant does not flow out to the evaporator outlet. Further, in the refrigeration cycle apparatus of the present invention, since there is no liquid refrigerant storage container in the suction circuit of the compressor, the return of the liquid refrigerant to the compressor is prevented.
Furthermore, since the refrigeration cycle apparatus of the present invention operates the compressor at a low speed for a predetermined condition at the start of operation, it can more reliably prevent the return of liquid refrigerant to the compressor at the start of operation. Can do. In particular, it is easy to return the liquid to the compressor at the time of switching the operation mode after the defrosting operation during the long-term operation suspension period in winter etc., but by operating the compressor at a low speed as described above, Risk can be avoided.
本発明の冷凍サイクル装置は、上記所定条件の間として、運転開始後の運転時間が、運転開始の過渡的状態の運転が完了することを予測して設定された所定時間経過するまでの間とすれば、簡易な装置により所定条件の間を設定することができる。
また、上記所定条件の間として、圧縮機の吐出圧力が、運転開始後の過渡的状態の運転が完了することを予測して設定された所定圧力に上昇するまでの間を採用しても同様の効果がある。さらには、上記所定条件の間として、圧縮機の吐出ガス冷媒温度が、運転開始後の過渡的状態の運転が完了することを予測して設定された所定温度に上昇するまでの間を採用しても同様の効果がある。
In the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, the operation time after the start of operation is between the predetermined condition and until a predetermined time elapses set by predicting that the operation in the transient state at the start of operation is completed. Then, it is possible to set between predetermined conditions with a simple device.
Moreover, even if it employ | adopts until the discharge pressure of a compressor rises to the predetermined pressure set in anticipation that the operation | movement of the transient state after an operation is completed is completed as said predetermined conditions. There is an effect. Further, as the interval between the predetermined conditions, a time until the temperature of the discharge gas refrigerant of the compressor rises to a predetermined temperature set in anticipation of completion of the transient operation after the start of operation is adopted. But there are similar effects.
また、上記冷凍サイクル装置において、前記中間レシーバの容積を、運転条件の変化による冷凍サイクル装置内の余剰冷媒を貯留し得る大きさとすることにより、低圧側への余剰冷媒の貯留を抑制することができ、通常の運転時や運転を一旦停止した後の運転再開時などにおける液冷媒の圧縮機への戻りをより確実に防止することができる。 Further, in the above refrigeration cycle apparatus, it is possible to suppress the storage of the excess refrigerant on the low pressure side by setting the volume of the intermediate receiver to a size that can store the excess refrigerant in the refrigeration cycle apparatus due to a change in operating conditions. It is possible to more reliably prevent the liquid refrigerant from returning to the compressor during normal operation or when the operation is resumed after the operation is temporarily stopped.
また、前記冷凍サイクル装置は、気液分離器を除霜時の圧縮機への液バックを防止し得る容積を有するようにすれば、除霜運転時の圧縮機への液戻りをより確実に防止することができる。 Further, the refrigeration cycle apparatus more reliably returns the liquid to the compressor during the defrosting operation if the gas-liquid separator has a volume that can prevent the liquid back to the compressor during the defrosting. Can be prevented.
また、前記冷凍サイクル装置において、気液分離器を蒸発器の冷媒出口の上方に配置し、気液分離器で分離された液冷媒が蒸発器と気液分離器とをつなぐ配管を介して蒸発器へ重力で戻るように構成すれば、運転開始時、所定条件の間圧縮機を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止することができる。このため、液圧縮することなく起動されるため、吐出ガス温度の上昇が早く、立ち上がり時間が短縮される。また、圧縮機の耐久性、信頼性がより一層向上する。 In the refrigeration cycle apparatus, the gas-liquid separator is disposed above the refrigerant outlet of the evaporator, and the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator is evaporated via a pipe connecting the evaporator and the gas-liquid separator. If it is configured so that it returns to the vessel by gravity, it is possible to more reliably prevent liquid return in the transitional period such as startup, etc., in combination with operating the compressor at a low speed for a predetermined condition at the start of operation. Can do. For this reason, since it starts without liquid compression, the rise of discharge gas temperature is quick and rise time is shortened. Further, the durability and reliability of the compressor are further improved.
また、前記気液分離器が外気と熱交換する熱交換器として作用するものとすれば、気液分離器に流れてきた冷媒が蒸発器に戻るばかりでなく外気と熱交換して蒸発するので、より確実に液冷媒の戻りを防止することができる。 If the gas-liquid separator acts as a heat exchanger that exchanges heat with the outside air, the refrigerant that has flowed into the gas-liquid separator not only returns to the evaporator but also exchanges heat with the outside air and evaporates. Thus, the return of the liquid refrigerant can be prevented more reliably.
また、蒸発器と気液分離器とをつなぐ配管の断面積を圧縮機吸入配管の断面積より大きく構成すると、この配管を気液分離器の一部として考えることができ、それだけ気液分離器の容積を小さくすることができる。 In addition, if the cross-sectional area of the pipe connecting the evaporator and the gas-liquid separator is configured to be larger than the cross-sectional area of the compressor suction pipe, this pipe can be considered as a part of the gas-liquid separator. The volume of can be reduced.
また、上記冷凍サイクル装置において、除霜運転を停止したときに、一時的に圧縮機を停止させて所定時間経過後に運転を再開するようにすると、除霜運転時に気液分離器に流入した液冷媒を確実に蒸発器に戻すことができるので、除霜後における運転再開時の液冷媒の戻りをより確実に防止することができる。また、除霜後における運転開始時、所定条件の間圧縮機を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止することができる。 In the refrigeration cycle apparatus, when the defrosting operation is stopped, if the compressor is temporarily stopped and the operation is resumed after a predetermined time has elapsed, the liquid that has flowed into the gas-liquid separator during the defrosting operation Since the refrigerant can be reliably returned to the evaporator, it is possible to more reliably prevent the liquid refrigerant from returning when the operation is resumed after defrosting. In addition, at the start of operation after defrosting, combined with the operation of the compressor at a low speed for a predetermined condition, it is possible to more reliably prevent liquid return in a transitional period such as startup.
また、上記冷凍サイクル装置において、高圧ガス冷却器、第1絞り装置間の高圧冷媒と蒸発器、気液分離器間の低圧冷媒とを熱交換する熱交換器を設けると、圧縮機への液戻りをより確実に防止することができる。また、高圧ガス冷却器の出口冷媒の温度を低下させることができるので、高圧ガス冷却器の出口冷媒の比エンタルピー及び蒸発器入口側の比エンタルピーを小さくすることができ、エネルギー効率を向上させることができる。 In the refrigeration cycle apparatus, when a heat exchanger for exchanging heat between the high-pressure gas cooler, the high-pressure refrigerant between the first throttling device and the low-pressure refrigerant between the evaporator and the gas-liquid separator is provided, the liquid to the compressor Return can be prevented more reliably. In addition, since the temperature of the outlet refrigerant of the high-pressure gas cooler can be lowered, the specific enthalpy of the outlet refrigerant of the high-pressure gas cooler and the specific enthalpy on the evaporator inlet side can be reduced, and energy efficiency can be improved. Can do.
以下、各実施例について図面に基づき説明する。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings.
図1〜図3に基づき本発明の実施例1を説明する。
図1は実施例1に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図2は同冷凍装置における超臨界冷凍サイクルのモリエル線図である。図3は同冷凍装置の蒸発器及び気液分離器周りの構成図である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a Mollier diagram of a supercritical refrigeration cycle in the refrigeration apparatus. FIG. 3 is a configuration diagram around the evaporator and the gas-liquid separator of the refrigeration apparatus.
図1に示すように、実施例1に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機1、高圧側ガス冷媒を冷却して暖房用温水、給湯水、室内空気などの加熱流体を加熱する高圧ガス冷却器2、第1絞り装置3、冷凍サイクル内の冷媒量を調節する中間レシーバ4、第2絞り装置5、外気から熱を汲み上げる蒸発器6、気液分離器7を順次直列に接続して閉回路を形成している。また、この冷却装置は、冷媒回路内に二酸化炭素が冷媒として充填された超臨界冷凍サイクルであって、高圧ガス冷却器2で暖房用温水、給湯水、室内空気などの被加熱流体を加熱する装置として形成されている。
As shown in FIG. 1, a refrigeration cycle apparatus according to
圧縮機1は、所謂内部中間圧ドーム型2段圧縮機であって、密閉ケーシング11内に低段側圧縮機部12、高段側圧縮機部13、電動機などを収納し、密閉ケーシング11内に低段側圧縮機部12から吐出された中間圧のガス冷媒を充満させ、高段側圧縮機部13はこの中間圧ガス冷媒を吸入して吐出するように形成したものである。また、この2段圧縮機1はインバータにより回転数可変に形成されていて、運転開始時は所定条件の間低速で運転される。
この所定条件の間は、冷凍装置の運転開始時において、過渡的状態の運転が完了したことを検知できるように予め設定された所定運転条件に達するまでの間を意味する。冷凍装置は、運転開始時においては、圧縮機1の吐出圧力及び吐出ガス温度が次第に上昇して過渡的状態の運転から通常状態の運転に移行する。また、過渡的状態の運転を検出するには、運転開始から過渡的状態の運転が完了するまでの運転時間、過渡的状態の運転が完了するときの吐出圧力又は吐出ガス温度を所定条件として設定しておき、この所定条件が満たされたときに過渡的状態の運転が完了したものとして、圧縮機1を低速運転から通常時の回転速度に切り換えるように構成している。
また、通常運転に移行した後において、圧縮機1は、超臨界冷凍サイクルによる加熱負荷が増大する外気温度が低下したときに高速で運転され、逆に、加熱負荷が減少する外気温度が上昇したときに低速で運転されるように構成されている。
The
The period between the predetermined conditions means a period until reaching a predetermined operating condition set in advance so that it can be detected that the operation in the transient state is completed at the start of the operation of the refrigeration apparatus. At the start of operation of the refrigeration apparatus, the discharge pressure and the discharge gas temperature of the
In addition, after shifting to the normal operation, the
高圧ガス冷却器2は、高段側圧縮機部13から吐出された吐出ガスを冷却する熱交換器である。この冷凍サイクル装置は超臨界冷凍サイクル装置を形成しているので、高圧ガス冷却器2では冷媒は凝縮されない。なお、高圧ガス冷却器2は、温水暖房装置の場合暖房用温水を加熱し、温風暖房装置の場合室内空気を加熱し、給湯装置の場合給湯水を加熱するように構成される。
The high-
第1絞り装置3及び第2絞り装置5としてはそれぞれ電動膨張弁が用いられている。中間レシーバ4は、冷凍サイクル内の冷媒量を調節するものであって、第1絞り装置3及び第2絞り装置5の開度制御により臨界点以下の圧力となるように制御される。これにより中間レシーバ4内に超臨界冷凍サイクルの余剰冷媒が液冷媒として貯留される。
なお、中間レシーバ4は、運転条件の変化による冷凍サイクル装置内の余剰冷媒を貯留し得る大きさの容積を有する。
As the
The
蒸発器6は、外気を熱源として熱交換する熱交換器であって、低圧液冷媒が蒸発することにより外気から熱を汲み上げて冷媒自身が蒸発する。また、この蒸発器6は、蒸発器6中間の冷媒温度を検出する冷媒温度センサー61と、蒸発器6出口の冷媒温度を検出する冷媒温度センサー62とを有している。なお、この両冷媒温度センサー61、62が検出する冷媒温度の温度差により、蒸発器6出口における冷媒の過熱度が検出される。また、前記第1絞り装置3及び第2絞り装置5の少なくとも一方は、蒸発器6出口の冷媒が過熱状態となるように開度制御される。
また、この蒸発器6は、冷媒が上部から下方に向かって流れるように、熱交換パイプ65を上方から下方に向かって蛇行させている(図3参照)。なお、図1及び図3において、符号63は冷媒入口であり、符号64は冷媒出口である。
The
Further, the
また、上記超臨界冷凍サイクルには、中間レシーバ4のガス部41と圧縮機1の密閉ケーシング11内とを接続することにより、中間レシーバ4内の中間圧のガス冷媒を圧縮機の圧縮工程の中間圧力部にバイパスする中間圧冷媒バイパス回路8が形成されている。なお、この中間圧冷媒バイパス回路8には流量調整用のキャピラリーチューブ81と圧縮機1から中間レシーバ4への冷媒流れを阻止する逆止弁82が設けられている。また、超臨界冷凍サイクルには、圧縮機の圧縮工程の中間圧力のガス冷媒を蒸発器6にバイパスすることにより蒸発器6を除霜するためのデフロスト回路9も設けられている。なお、このデフロスト回路9には、デフロスト回路9を開閉するための開閉弁91が設けられている。この開閉弁91は通常運転中は閉塞され、除霜運転時に開放される。
Further, the supercritical refrigeration cycle is connected to the
気液分離器7は、円筒状などの適宜形状の密閉容器であって、この容器の下部に冷媒入口71を備え、上部に冷媒出口72を備えている。また、この気液分離器7は、図3に示すように、蒸発器6の冷媒出口64に対し冷媒入口71が所定ヘッド差H1高くなる位置に設けられている。また、気液分離器7の冷媒入口71と蒸発器6の冷媒出口64とをつなぐ配管73、すなわち、気液分離器7から蒸発器6への液冷媒の戻り配管73の断面積を、大径の配管を使用するなどして圧縮機吸入配管14の断面積より大きく構成している。また、気液分離器7は、除霜時の圧縮機への液バックを防止し得る容積を有する。
The gas-
以上のように構成された超臨界冷凍サイクルの作動について、図2のモリエル線図に基づいて説明する。このモリエル線図上の各点を表示する符合は、図1の冷媒回路に付された回路上の各符号の位置における冷媒の状態を示すように対応して示す。 The operation of the supercritical refrigeration cycle configured as described above will be described based on the Mollier diagram of FIG. The symbols for indicating each point on the Mollier diagram are correspondingly shown to indicate the state of the refrigerant at the position of each symbol on the circuit attached to the refrigerant circuit of FIG.
まず、通常運転時における冷凍サイクルについて説明する。なお、この説明にはモリエル線図の各点を表示する符合を併記する。
2段圧縮機1の低段側圧縮機部12では、気液分離器7出口側の低圧ガス冷媒a1が吸入されて圧縮される。低段側圧縮機部12で圧縮された中間圧ガス冷媒b1が密閉ケーシング11内に吐出される。この密閉ケーシング11内では、中間レシーバ4において気液分離された中間圧ガス冷媒g1と低段側圧縮機部12の吐出ガスb1とが混合されてガス冷媒c1となる。高段側圧縮機部13は、この混合冷媒c1を吸入して高圧冷媒d1として2段圧縮機1から吐出する。
First, the refrigeration cycle during normal operation will be described. In this description, symbols for displaying each point on the Mollier diagram are also shown.
In the low-
2段圧縮機1から吐出された高圧冷媒d1は高圧ガス冷却器2で暖房用温水、給湯水、室内空気などの加熱流体を加熱することにより冷却される。冷却された高圧ガス冷媒e1は、第1絞り装置3により膨張され臨界点以下の圧力の気液混合冷媒f1となって中間レシーバ4に流入する。この気液混合冷媒f1は中間レシーバ4内で気液分離される。中間レシーバ4内で気液分離された中間圧ガス冷媒g1は前述のように中間圧冷媒バイパス回路8を通って2段圧縮機1の密閉ケーシング11内に流れ込む。
The high-pressure refrigerant d1 discharged from the two-
一方、中間レシーバ4で気液分離された液冷媒h1は、第2絞り装置5で減圧され、低圧の気液混合冷媒i1となって、蒸発器6に流入する。蒸発器6に流入した低圧の気液混合冷媒i1は、外気と熱交換して(外気から熱を汲み上げて)蒸発し、低圧ガス冷媒j1となって気液分離器7に流入する。また、気液分離器7を流出した低圧ガス冷媒j1、すなわち、低圧ガス冷媒a1は前述のように低段側圧縮機部12に吸入される。
On the other hand, the liquid refrigerant h <b> 1 separated by the
このような超臨界冷凍サイクルにおいて、第1絞り装置3及び第2絞り装置5の少なくとも一方は、蒸発器6の出口冷媒が所定の過熱状態となるように制御される。また、このとき冷媒の過熱度は、蒸発器6の中間部に設けられた冷媒温度センサー61の検出する冷媒温度と蒸発器6の出口側に設けられた冷媒温度センサー62が検出する冷媒温度との差温から検出され、この差温を一定とするように制御することにより、蒸発器6出口側の冷媒を一定の過熱度に制御している。
In such a supercritical refrigeration cycle, at least one of the
以上は通常運転時における冷凍サイクルであるが、運転開始時においては、圧縮機1が高低圧力がバランスしている状態からスタートするため、圧縮機1の吐出圧力及び吐出ガス温度が低く、さらに、圧縮機1の吸入圧力が高い。また、運転開始時、上記通常状態の運転に至るまでの過渡的状態の運転において、圧縮機1の吐出圧力及び吐出ガス温度が次第に上昇し、吸入圧力が次第に低くなる。つまり、この間においては、蒸発器6や気液分離機7などの低圧側回路に存在する液冷媒が圧縮機1に吸入され易い状態となっている。
そこで、本発明においては、所定条件の間、換言すると、過渡的状態の運転が完了したことを検知できるように予め設定された所定運転条件の間圧縮機1を低速で運転するようにしている。より具体的には、運転開始時において、運転時間が予め設定された所定時間が経過するまでの間、吐出圧力が予め設定された所定圧力に上昇するまでの間、又は、吐出ガス温度が予め設定された所定温度に上昇するまでの間、圧縮機1を低速で運転するようにしている。これにより、低圧側回路に存在する液冷媒が圧縮機1に吸入され難いようにし、圧縮機1への液冷媒の戻りを抑制するようにしている。
The above is the refrigeration cycle during normal operation. At the start of operation, since the
Therefore, in the present invention, the
また、上記冷凍サイクル装置において、冬季長時間運転を停止していたときは、外気に触れる蒸発器6や気液分離器7において冷媒が凝縮液化する。なお、気液分離器7で凝縮液化した冷媒は、気液分離器7の冷媒入口71が蒸発器6の冷媒出口64に対し所定高さH1だけ高く形成されていることにより、蒸発器6に戻される。また、気液分離器7内から戻った液冷媒や蒸発器6で液化した液冷媒は蒸発器6内に貯留される。この状態で起動した場合、蒸発器6から液冷媒が流出するが、この液冷媒は気液分離器7で気液分離されるので、圧縮機1には液冷媒が戻ることがない。
したがって、このように構成したことに加えて、前述のように運転開始時、通常状態の運転に至るまでの過渡的状態の運転において、圧縮機1を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止される。
Further, in the refrigeration cycle apparatus, when the operation is stopped for a long time in winter, the refrigerant is condensed and liquefied in the
Therefore, in addition to the above configuration, in combination with the operation of the
また、上記冷凍サイクル装置において、蒸発器6の除霜が必要になった場合は、デフロスト回路9の開閉弁91を開き、第1絞り装置3及び第2絞り装置5の少なくとも一方の開度を調節することにより、低段側圧縮機部12から吐出された中間圧ガス冷媒を2段圧縮機1からデフロスト回路9を介して蒸発器6の入口側に送り込んでいる。これにより、中間圧ガス冷媒の有する潜熱により着霜した蒸発器6を加熱して除霜する。なお、高段側圧縮機部13から吐出された冷媒は、高圧ガス冷却器2、第1絞り装置3、中間レシーバ4のガス部41、キャピラリーチューブ81、逆止弁82、中間圧冷媒バイパス回路8を介してデフロスト回路9に流れ込むが、第1絞り装置3の開度を調節することにより少量とすることができる。また、中間レシーバ4内の液冷媒も第2絞り装置5の開度を調節することにより蒸発器6側への冷媒流れを防止することができる。
In the refrigeration cycle apparatus, when the
また、蒸発器6を除霜運転した後に通常の運転に戻るときは蒸発器6から液冷媒が流出するが、気液分離器7により気液分離されるので、圧縮機1に液冷媒の戻る心配がない。また、本実施例では、除霜運転を停止したときに、一時的に圧縮機1を停止させて所定時間経過後に運転を再開するようにしている。このようにすると、除霜時一時的に液冷媒が気液分離器7に貯留しても、この貯留した液冷媒は圧縮機1の運転停止中に重力で蒸発器6に戻る。
したがって、このように構成したこととに加えて、前述のように運転開始時、通常状態の運転に至るまでの過渡的状態の運転において、圧縮機1を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止される。
Further, when the
Therefore, in addition to the above configuration, the
実施例1に係る冷却装置は以上のように構成されているので、次のような効果を奏する。
(1) 実施例1に係る冷凍装置は、冷凍サイクル装置内の冷媒量を調節する中間レシーバ4が中間圧状態となる第1絞り装置3と第2絞り装置5との間に設けられているので、低圧側回路に液冷媒を貯留させることなく冷凍サイクル装置内の冷媒量の調節を行うことができる。また、本実施例の冷凍装置では低圧側に低圧レシーバを備えずに、通常運転中蒸発器6出口の冷媒が過熱状態となるように第1絞り装置3及び第2絞り装置5の少なくとも一方が制御されるので、蒸発器6出口に液冷媒が流出することがない。また、圧縮機1の吸入回路に液冷媒の貯留容器がないので、圧縮機1への液冷媒の戻りが防止される。
さらに、本実施例1に係る冷凍装置は、運転開始時所定条件の間、つまり、過渡的状態の運転が完了したことを検知できるように予め設定された所定運転条件に達するまでの間、圧縮機1を低速で運転するようにしているので、運転開始時の圧縮機1への液冷媒の戻りをより確実に防止することができる。特に、冬季等における長期運転休止期間中の寝込み冷媒や、除霜運転後における運転態様の切り換え時においては圧縮機1へ液戻りし易いが、上記のように圧縮機1を低速運転することにより、その危険性を回避することができる。
なお、上記所定条件の間として、運転開始後の運転時間が、運転開始の過渡的状態の運転が完了することを予測して設定された所定時間経過するまでの間を採用することにより、又は、圧縮機1の吐出圧力が、運転開始後の過渡的状態の運転が完了することを予測して設定された所定圧力に上昇するまでの間を採用することにより、又は、圧縮機1の吐出ガス冷媒温度が、運転開始後の過渡的状態の運転が完了することを予測して設定された所定温度に上昇するまでの間を採用することにより、簡易な装置により所定条件の間を設定することができる。
Since the cooling device according to the first embodiment is configured as described above, the following effects can be obtained.
(1) In the refrigeration apparatus according to the first embodiment, the
Furthermore, the refrigeration apparatus according to the first embodiment performs compression during a predetermined condition at the start of operation, that is, until a predetermined operating condition set in advance so that it can be detected that the operation in the transient state is completed. Since the
In addition, by adopting a period until a predetermined time elapses after the operation time after the start of operation is predicted to complete the operation in a transitional state at the start of the operation as the predetermined condition, or By adopting a period until the discharge pressure of the
(2) また、実施例1においては、中間レシーバ4の容積を、運転条件の変化による冷凍サイクル装置内の余剰冷媒を貯留し得る大きさとしているので、低圧側回路への余剰冷媒の貯留を抑制することができ、通常の運転時や、運転を一旦停止した後の運転再開時などにおける液冷媒の圧縮機1への戻りをより確実に防止することができる。
(2) Moreover, in Example 1, since the volume of the
(3) また、この冷凍サイクル装置では、気液分離器7が除霜時の圧縮機への液バックを防止し得る容積を有するので、除霜運転時の圧縮機1への液戻りをより確実に防止することができる。
(3) Moreover, in this refrigeration cycle apparatus, since the gas-
(4) また、気液分離器7を蒸発器6の冷媒出口64の上方に配置し、気液分離器7で分離された液冷媒が蒸発器6と気液分離器7とをつなぐ配管73を介して蒸発器6へ重力で戻るように構成されているので、運転停止時に何も運転することなく液冷媒が気液分離器7から蒸発器6へ確実に戻される。また、運転開始時、所定条件の間圧縮機1を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止することができる。このため、液冷媒が圧縮機1に戻ることなく起動されるため、吐出ガス温度の上昇が早く、立ち上がり時間が短縮される。また、圧縮機1の耐久性、信頼性がより一層向上する。
(4) Further, the gas-
(5) また、蒸発器6と気液分離器7とをつなぐ配管73の断面積が圧縮機1の吸入配管14の断面積より大きく構成されているので、この配管73を気液分離器7の一部として考えることができ、それだけ気液分離器7の容積を小さくすることができる。
(5) Since the cross-sectional area of the
(6) 除霜運転を停止したときに一時的に圧縮機1を停止させ、所定時間経過後に運転を再開するようにしているので、圧縮機1の運転停止中に一時的に気液分離器7に貯留した液冷媒が重力で蒸発器6に戻る。このため、圧縮機1に液冷媒が戻ることがなく圧縮機1の耐久性、信頼性を向上させることができる。また、除霜後における運転開始時、所定条件の間圧縮機1を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止することができる。
(6) Since the
(7) また、上記冷凍サイクル装置に充填する冷媒を二酸化炭素としているので、可燃性、毒性のない安全な冷媒を使用しながら高圧側のガス冷媒温度が高くなる超臨界冷凍サイクルでの運転を行うことができる。 (7) In addition, since the refrigerant charged in the refrigeration cycle apparatus is carbon dioxide, operation in a supercritical refrigeration cycle in which the gas refrigerant temperature on the high pressure side increases while using a flammable and non-toxic safe refrigerant. It can be carried out.
(8) また、高圧ガス冷却器2により暖房用温水、給湯水、室内空気などの被加熱流体を加熱する装置に応用した場合は、高温の暖房用温水、給湯水、温風などを供給することができる。
(8) In addition, when applied to a device that heats a heated fluid such as hot water for heating, hot water, indoor air, etc., by using the high-
次に、実施例2を図4に基づき説明する。なお、図4は実施例2に係る冷凍装置の蒸発器及び気液分離器周りの構成図である。
実施例2は、実施例1における気液分離器7を外気と熱交換する気液分離器100に変更したものであって、他の構成は実施例1の場合と同一である。
この気液分離器100は、上部に上部ヘッダー101を、下部に下部ヘッダー102をそれぞれ配置し、この上下ヘッダー101、102間に熱交換チューブ103を垂直方向にして配置して構成されている。また、このように配設された熱交換チューブ103に対しプレートフィン104を水平方向に取り付けている。下部ヘッダー102は、蒸発器6の冷媒出口64に対し、実施例1の場合と同様に所定のヘッド差H2を付けるように配置している。さらに、蒸発器6の冷媒出口64と下部ヘッダー102とをつなぐ配管105、すなわち、気液分離器100から蒸発器6への液冷媒の戻り配管105の断面積は、大径の配管などを利用するなどして、圧縮機吸入配管14の断面積より大きく構成されている。
Next, Example 2 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram around the evaporator and the gas-liquid separator of the refrigeration apparatus according to the second embodiment.
In the second embodiment, the gas-
The gas-
したがって、この気液分離器100に気液混合の冷媒が流れてきた場合は、液冷媒の一部は外気と熱交換して蒸発し、残りの液冷媒は垂直方向の熱交換チューブ103内において気液分離され、分離された液冷媒は下部ヘッダー102及び戻り配管(蒸発器6の冷媒出口64と下部ヘッダー102とをつなぐ配管)105を介して蒸発器6の冷媒入口63側に流れるように形成されている。
Therefore, when a gas-liquid mixed refrigerant flows into the gas-
実施例2は、以上のように気液分離器100が外気と熱交換する熱交換器として作用するので、実施例1の場合より確実に液冷媒が圧縮機1に戻るのを防止することができる。
また、実施例1の場合と同様に、蒸発器6の冷媒出口64と下部ヘッダー102とをつなぐ配管(戻り配管)105を気液分離器100の一部として考えることができ、その分気液分離器100の容積を小さくすることができる。
Since the gas-
Similarly to the case of the first embodiment, a pipe (return pipe) 105 connecting the
次に、実施例3を図5に基づき説明する。なお、図5は実施例3に係る冷凍装置の蒸発器及び気液分離器周りの構成図である。
実施例3は、実施例1における蒸発器6の構成を変更し、気液分離器7の位置を変更したものであって、他の構成は実施例1と同一である。
すなわち、実施例3においては、蒸発器200は、冷媒入口201を下方に、また、冷媒出口202を上方に配置し、さらに、熱交換チューブ203を下方から上方に向かって蛇行状に配設して構成している。また、熱交換チューブ203に対しプレートフィン204が垂直方向に配置されている。一方、気液分離器7を蒸発器200の上方に配置し、気液分離器7の冷媒入口71と蒸発器200の冷媒出口72とを接続している。
Next, Example 3 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a configuration diagram around the evaporator and the gas-liquid separator of the refrigeration apparatus according to the third embodiment.
In the third embodiment, the configuration of the
That is, in Example 3, the
したがって、この実施例3に係る蒸発器200は、熱交換チューブ203が下方から上方に向かって蛇行状に配設しているので液冷媒を貯留し易い構造であり、液冷媒が冷媒出口202から気液分離器100に流れ難い構造となっている。また、気液混合の冷媒が気液分離器7に流れてきた場合は、気液分離器7で気液分離され、液冷媒が気液分離器7の冷媒入口71から下方の蒸発器200の冷媒出口202を介して蒸発器6に戻って、蒸発器6に溜まるように構成されている。
このようにして、この実施例3では、蒸発器6に液冷媒が溜まるので、気液分離器7の容積を小さくすることができる。
Therefore, the
Thus, in this Example 3, since a liquid refrigerant accumulates in the
次に実施例4を図6に基づき説明する。なお、図6は実施例4に係る冷凍装置の蒸発器及び気液分離器周りの構成図である。
実施例4は、実施例3において気液分離器7を実施例2における気液分離器100に変更したものである。なお、その他の構成は、実施例3と同一である。
Next, Example 4 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a configuration diagram around the evaporator and the gas-liquid separator of the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment.
In the fourth embodiment, the gas-
したがって、この実施例4に係る冷凍装置では、実施例2及び実施例3に係る冷凍装置と同様の効果を奏することができる。 Therefore, the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment can achieve the same effects as the refrigeration apparatuses according to the second and third embodiments.
次に実施例5について、図7及び図8に基づき説明する。なお、図7は実施例5に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図8は同冷凍サイクル装置による超臨界冷凍サイクルのモリエル線図である。
実施例5は、実施例1において、圧縮機1を回転数可変の1段圧縮機300とし、さらに、蒸発器6と気液分離器7との間に高圧ガス冷媒と低圧冷媒とを熱交換させる熱交換器303を設けたものである。
Next, Example 5 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus according to the fifth embodiment. FIG. 8 is a Mollier diagram of a supercritical refrigeration cycle by the refrigeration cycle apparatus.
The fifth embodiment is the same as the first embodiment except that the
圧縮機300は、圧縮工程の中間圧力部にガスインジェクションポート302を設けた1段圧縮機であり、密閉ケーシング301内には高圧ガス冷媒が導入されている。また、中間圧冷媒バイパス回路8が中間レシーバ4のガス部41とガスインジェクションポート302との間に設けられている。圧縮機300は、実施例1の場合と同様に、インバータにより回転数可変に形成されていて、運転開始時は所定条件の間低速で運転される。
また、熱交換器303は、蒸発器6出口の低圧冷媒と高圧ガス冷却器2出口側の高圧ガス冷媒とが熱交換するように構成されている。
なお、その他の構成は、実施例1と同一である。
The compressor 300 is a single-stage compressor in which a
Further, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
次に、上記のように構成される実施例5について、図7のモリエル線図に基づいて説明する。このモリエル線図上の各点を表示する符合は、図7の冷媒回路に付された回路上の位置における冷媒の状態を示すように対応して示されている。 Next, Example 5 configured as described above will be described based on the Mollier diagram of FIG. The symbols for indicating each point on the Mollier diagram are shown corresponding to the state of the refrigerant at a position on the circuit attached to the refrigerant circuit of FIG.
まず、通常運転時における冷凍サイクルについて説明する。なお、この説明にはモリエル線図の各点を表示する符合を併記する。
圧縮機300では、気液分離器7出口側の低圧ガス冷媒a2が吸入されて圧縮される。一方中間レシーバ4において気液分離された中間圧ガス冷媒h2が圧縮機300のガスインジェクションポート302から圧縮機300内の圧縮工程途中に導入される。したがって、圧縮機300で中間圧まで圧縮されたガス冷媒b2はガスインジェクションポート302から導入される中間圧ガス冷媒h2と混合して混合冷媒c2となる。さらに、この混合冷媒c2は圧縮されて、密閉ケーシング301内に吐出される。そして、密閉ケーシング301内から高圧ガス冷媒d2となって冷媒回路内に吐出される。
First, the refrigeration cycle during normal operation will be described. In this description, symbols for displaying each point on the Mollier diagram are also shown.
In the compressor 300, the low-pressure gas refrigerant a2 on the outlet side of the gas-
圧縮機300から吐出された高圧ガス冷媒d2は、高圧ガス冷却器2で暖房用温水、給湯水、室内空気などの被加熱流体を加熱することにより冷却される。高圧ガス冷却器2で冷却された高圧ガス冷媒e2は熱交換器303でさらに冷却される。熱交換器303で冷却された高圧ガス冷媒f2は、第1絞り装置3により膨張され臨界点以下の圧力の気液混合冷媒g2となって中間レシーバ4に流入する。この気液混合冷媒g2は中間レシーバ4内で気液分離される。中間レシーバ4内で気液分離された中間圧ガス冷媒h2は前述のように中間圧冷媒バイパス回路8を通って圧縮機300の密閉ケーシング301内に流れ込む。
The high-pressure gas refrigerant d2 discharged from the compressor 300 is cooled by heating a fluid to be heated such as warm water for heating, hot water, indoor air, etc. in the high-
一方、中間レシーバ4で気液分離された液冷媒i2は、第2絞り装置5で減圧され、低圧の気液混合冷媒j2となって蒸発器6に流入する。蒸発器6に流入した低圧の気液混合冷媒j2は、外気と熱交換して外気から熱を汲み上げて蒸発し、湿り低圧冷媒k2となって熱交換器303に流入する。熱交換器303に流入した湿り低圧冷媒k2は、高圧ガス冷媒e2と熱交換して加熱され、過熱された低圧ガス冷媒l2となって気液分離器7に流入する。また、気液分離器7に流入した低圧ガス冷媒l2、すなわち、低圧ガス冷媒a2は、気液分離器7を流出して圧縮機300に吸入される。
On the other hand, the liquid refrigerant i2 that has been gas-liquid separated by the
このような超臨界冷凍サイクルにおいて、第1絞り装置3及び第2絞り装置5の少なくとも一方は、実施例1の場合と同様に、蒸発器6の出口冷媒が過熱状態となるように制御される。また、このとき冷媒の過熱度は、第1冷媒温度センサー61の検出する冷媒温度と第2冷媒温度センサー62が検出する冷媒温度との差温が一定となるように制御することにより、蒸発器6出口側の冷媒が一定の過熱度を有するように制御される。
In such a supercritical refrigeration cycle, at least one of the
以上は通常運転時における冷凍サイクルであるが、運転開始時所定条件の間、圧縮機300を低速で運転することにより、低圧側回路に存在する液冷媒が圧縮機1に吸入され難いようにし、圧縮機1への液冷媒の戻りを抑制するようにしている。
The above is the refrigeration cycle during normal operation, but by operating the compressor 300 at a low speed during a predetermined condition at the start of operation, the liquid refrigerant present in the low-pressure side circuit is made difficult to be sucked into the
また、上記冷凍サイクル装置において、冬季長時間運転を停止していたときや、除霜運転した後に通常の運転を行うときは、蒸発器6から液冷媒が流出するが、実施例1の場合と同様に気液分離器7により気液分離されることと運転開始時、通常状態の運転に至るまでの過渡的状態の運転において、圧縮機1を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止することができる。
In the refrigeration cycle apparatus, when the operation is stopped for a long time in winter or when the normal operation is performed after the defrosting operation, the liquid refrigerant flows out from the
また、上記冷凍サイクル装置において、蒸発器6の除霜が必要になった場合は、デフロスト回路9の開閉弁91を開き、第1絞り装置3を開放するとともに第2絞り装置5の開度を調節することにより、圧縮機300から吐出された高圧ガス冷媒が高圧ガス冷却器2、第1絞り装置3、中間レシーバ4のガス部41、キャピラリーチューブ81、中間圧冷媒バイパス回路8及びデフロスト回路9を介し中間圧力のガス冷媒となって蒸発器6の入口側に送られる。これにより蒸発器6を加熱して除霜することができる。
In the above refrigeration cycle apparatus, when defrosting of the
また、蒸発器6を除霜運転した後に通常の運転に戻るときは蒸発器6から液冷媒が流出するが、気液分離器7により気液分離されるので、圧縮機300に液冷媒の戻る心配がない。また、本実施例では、除霜運転を停止したときに、一時的に圧縮機300を停止させて所定時間経過後に運転を再開するようにしている。このようにすると、除霜時一時的に液冷媒が気液分離器7に貯留しても、この貯留した液冷媒は圧縮機300の運転停止中に重力で蒸発器6に戻る。
したがって、このように構成したこととに加えて、前述のように運転開始時、通常状態の運転に至るまでの過渡的状態の運転において、圧縮機300を低速で運転することとが相俟って、起動時等の過渡期の液戻りをより確実に防止される。
Further, when the
Therefore, in addition to the configuration described above, the compressor 300 is operated at a low speed in the transient operation until the normal operation is started when the operation is started as described above. Thus, the liquid return in the transition period such as at the start-up can be prevented more reliably.
実施例5に係る冷却装置は以上のように構成されているので、実施例1の場合と同様に、前述の(1)〜(8)の効果を奏し、さらにこの効果に加えて次の効果を奏することができる。 Since the cooling device according to the fifth embodiment is configured as described above, the effects (1) to (8) described above are achieved as in the case of the first embodiment. Can be played.
すなわち、実施例5の場合は、蒸発器6と気液分離器7との間に高圧ガス冷媒と低圧冷媒とを熱交換する熱交換器303を備えるので、蒸発器6出口の湿り低圧冷媒k2を加熱するとともに、高圧ガス冷却器2の出口冷媒の温度を低下させることができる。これにより圧縮機300への液戻りをより確実に防止することができる。また、高圧ガス冷却器2の出口冷媒の比エンタルピー及び蒸発器入口側の比エンタルピーを小さくすることができ、エネルギー効率を向上させることができる。
That is, in the case of Example 5, since the
以上詳述した冷凍装置は、広く一般の冷凍装置に利用できるが、特に、外気を熱源とするヒートポンプ式家庭用エアコン、業務用エアコン(パッケージエアコン)、外気熱源のヒートポンプ式温水暖房装置、外気熱源のヒートポンプ式給湯装置などに利用されるものである。 The refrigeration apparatus described in detail above can be widely used for general refrigeration apparatuses. In particular, a heat pump type home air conditioner that uses outside air as a heat source, a commercial air conditioner (packaged air conditioner), a heat pump type hot water heating apparatus that uses an outside air heat source, and an outside air heat source. It is used for the heat pump type hot-water supply apparatus of No ..
1 (回転数可変型)圧縮機
2 高圧ガス冷却器
3 第1絞り装置
4 中間レシーバ
5 第2絞り装置
6 蒸発器
7 気液分離器
8 中間圧冷媒バイパス回路
14 圧縮機吸入配管
41 ガス部
61 冷媒温度センサー
62 冷媒温度センサー
63 冷媒入口
64 冷媒出口
73 配管
300 圧縮機
302 ガスインジェクションポート
303 熱交換器
H1 ヘッド差
H2 ヘッド差
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