JP2006250392A - Refrigerating cycle device - Google Patents

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Tomoichiro Tamura
朋一郎 田村
Hiroshi Hasegawa
寛 長谷川
Masaru Matsui
大 松井
Atsuo Okaichi
敦雄 岡市
Yuji Ogata
雄司 尾形
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently supply lubricant to an expander and to perform a defrosting operation capable of promoting energy saving in a refrigerating cycle device comprising a compressor and the expander. <P>SOLUTION: This refrigerating cycle device 10 comprises a refrigerant circuit 11 formed by successively connecting the compressor 1, an oil separator 9, a heat radiator 2, the expander 3 and an evaporator 5, an oil supply pipe 7 connecting the oil separator 9 and an inlet-side pipe 13 of the expander 3, and a temperature sensor 12 for detecting a refrigerant temperature of the evaporator 5. The oil supply pipe 7 passes through the evaporator 5. A controller 15 switches the operation from a normal operation to the defrosting operation when the refrigerant temperature of the evaporator 5 becomes lower than a prescribed temperature. In the defrosting operation, frost of the evaporator 5 is melted by the lubricant flowing in the evaporator 5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a compressor and an expander.

いわゆる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、膨張弁の代わりに膨張機を備えた装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の冷凍サイクル装置では、膨張機を用いることにより、冷媒が膨張する過程の膨張エネルギーを電力又は動力の形で回収することができ、その回収エネルギーの分だけサイクルの効率を向上させることができる。
特開2000−329416号公報
In a so-called vapor compression refrigeration cycle apparatus, an apparatus having an expander instead of an expansion valve is known (see, for example, Patent Document 1). In this type of refrigeration cycle apparatus, by using an expander, the expansion energy in the process of expansion of the refrigerant can be recovered in the form of electric power or power, and the efficiency of the cycle can be improved by the amount of the recovered energy. it can.
JP 2000-329416 A

しかしながら、上記特許文献1に開示された従来の冷凍サイクル装置は、蒸発器の除霜手段を備えていなかった。そのため、蒸発器に着霜が生じた場合に、性能が低下するという課題があった。   However, the conventional refrigeration cycle apparatus disclosed in Patent Document 1 does not include an evaporator defrosting unit. For this reason, there has been a problem that the performance deteriorates when frosting occurs in the evaporator.

一般に、除霜手段として、電気ヒータ等の外部熱源を用いることが考えられる。ところが、電気ヒータ等を用いると、電気ヒータ等に対する入力エネルギーの分だけ冷凍サイクル装置の全体効率は低下する。そのため、装置の省エネルギー化を促進することが困難となる。   In general, it is conceivable to use an external heat source such as an electric heater as the defrosting means. However, when an electric heater or the like is used, the overall efficiency of the refrigeration cycle apparatus is reduced by the amount of energy input to the electric heater or the like. Therefore, it becomes difficult to promote energy saving of the apparatus.

一方、膨張機を備えた冷凍サイクル装置では、圧縮機だけでなく、膨張機にも潤滑油が必要となる。そのため、膨張機に対して常に十分な潤滑油を供給する必要があり、従来のいわゆるホットガスデフロスト方法をそのまま適用することは好ましくない。   On the other hand, in a refrigeration cycle apparatus equipped with an expander, lubricating oil is required not only for the compressor but also for the expander. Therefore, it is necessary to always supply sufficient lubricating oil to the expander, and it is not preferable to apply the conventional so-called hot gas defrost method as it is.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張機を備えた冷凍サイクル装置において、膨張機に対して潤滑油を十分に供給するとともに省エネルギー化を促進することのできる除霜運転を可能にすることにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to sufficiently supply lubricating oil to the expander and promote energy saving in the refrigeration cycle apparatus including the expander. It is to enable a defrosting operation that can be performed.

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と油分離器と放熱器と膨張機と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路と、前記冷媒回路に設けられ、除霜運転時に前記放熱器における冷媒の流通を阻止する流路開閉機構と、前記油分離器で分離された潤滑油を前記膨張機に又は前記冷媒回路における前記放熱器と前記膨張機との間に供給する油供給通路と、を備え、前記油供給通路が前記蒸発器を通過しているものである。   The refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a refrigerant circuit in which a compressor, an oil separator, a radiator, an expander, and an evaporator are connected in order, and the refrigerant circuit. A flow path opening / closing mechanism for blocking the flow of the refrigerant, an oil supply passage for supplying the lubricating oil separated by the oil separator to the expander or between the radiator and the expander in the refrigerant circuit; The oil supply passage passes through the evaporator.

上記冷凍サイクル装置によれば、除霜運転時には、放熱器での冷媒の流通が阻止される一方、油分離器に貯留された高温の潤滑油が油供給通路を流れ、蒸発器を通過する。その結果、蒸発器の霜は潤滑油の熱によって融解する。したがって、冷媒回路内の熱を有効活用することができ、外部熱源を使って除霜を行う場合と比較して、冷凍サイクル装置の省エネルギー化を図ることができる。また、除霜運転時にも膨張機に対して十分な量の潤滑油が供給されることになるので、膨張機の潤滑油不足を防止することができる。さらに、安定的に膨張機を運転した状態で除霜運転が行えることから、冷凍サイクルの高低圧が通常運転時から大きく変化することがなく、除霜運転から通常運転に復帰する際のエネルギーを低減できる。   According to the refrigeration cycle apparatus, during the defrosting operation, the circulation of the refrigerant in the radiator is prevented, while the high-temperature lubricating oil stored in the oil separator flows through the oil supply passage and passes through the evaporator. As a result, the evaporator frost is melted by the heat of the lubricating oil. Therefore, the heat in the refrigerant circuit can be effectively used, and energy can be saved in the refrigeration cycle apparatus as compared with the case where defrosting is performed using an external heat source. In addition, since a sufficient amount of lubricating oil is supplied to the expander during the defrosting operation, a shortage of lubricating oil in the expander can be prevented. Furthermore, since the defrosting operation can be performed while the expander is stably operated, the high / low pressure of the refrigeration cycle does not change greatly from the normal operation, and the energy when returning from the defrosting operation to the normal operation is reduced. Can be reduced.

前記冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の温度又は前記蒸発器の冷媒温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度が所定値以下になると除霜運転を開始するコントローラと、を備えていることが好ましい。   The refrigeration cycle apparatus includes a temperature sensor that detects a temperature of the evaporator or a refrigerant temperature of the evaporator, and a controller that starts a defrosting operation when a detected temperature of the temperature sensor becomes a predetermined value or less. It is preferable.

このことにより、適切な時期に除霜運転を開始することができる。   As a result, the defrosting operation can be started at an appropriate time.

前記冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の冷媒圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出圧力が所定値以下になると除霜運転を開始するコントローラと、を備えていてもよい。   The refrigeration cycle apparatus may include a pressure sensor that detects a refrigerant pressure of the evaporator, and a controller that starts a defrosting operation when a detected pressure of the pressure sensor becomes a predetermined value or less.

このことにより、適切な時期に除霜運転を開始することができる。   As a result, the defrosting operation can be started at an appropriate time.

前記冷凍サイクル装置は、前記油分離器内の潤滑油が所定量以下か否かを検出する油量検出器と、除霜運転時に前記油分離器内の潤滑油が所定量以下になると除霜運転を終了させるコントローラと、を備えていてもよい。   The refrigeration cycle device includes an oil amount detector that detects whether or not the amount of lubricating oil in the oil separator is equal to or less than a predetermined amount, and defrosting when the amount of lubricating oil in the oil separator becomes equal to or less than a predetermined amount during defrosting operation. And a controller for terminating the operation.

このことにより、除霜運転時に油分離器内の潤滑油が少なくなると、除霜運転は終了される。そのため、除霜運転から通常運転に復帰する際に、膨張機に対する潤滑油の供給不足を防止することができる。   Thus, when the lubricating oil in the oil separator is reduced during the defrosting operation, the defrosting operation is terminated. Therefore, when returning from the defrosting operation to the normal operation, insufficient supply of lubricating oil to the expander can be prevented.

前記流路開閉機構は開度調整自在に構成され、前記冷凍サイクル装置は、除霜運転が終了すると前記油分離器に潤滑油が貯留されるまで前記流路開閉機構が全開されないように、前記流路開閉機構の開度を徐々に大きくするコントローラを備えていてもよい。   The flow path opening / closing mechanism is configured such that the opening degree can be adjusted, and the refrigeration cycle apparatus is configured so that the flow path opening / closing mechanism is not fully opened until lubricating oil is stored in the oil separator after the defrosting operation is completed. A controller for gradually increasing the opening degree of the flow path opening / closing mechanism may be provided.

このことにより、万が一、除霜運転によって油分離器内の潤滑油が不足することとなっても、除霜運転から通常運転への復帰が穏やかに行われるので、油分離器に潤滑油が徐々に溜まっていくことになる。そのため、流路開閉機構が全開状態になったときには、油分離器に十分な量の潤滑油が貯留されることになり、膨張機の潤滑油不足を防止することができる。   As a result, even if the lubricating oil in the oil separator is insufficient due to the defrosting operation, the return from the defrosting operation to the normal operation is performed gently, so that the lubricating oil is gradually added to the oil separator. It will be accumulated in. Therefore, when the flow path opening / closing mechanism is fully opened, a sufficient amount of lubricating oil is stored in the oil separator, and a shortage of lubricating oil in the expander can be prevented.

前記冷凍サイクル装置は、前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整装置を備えていることが好ましい。   It is preferable that the refrigeration cycle apparatus includes a flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage.

このことにより、油供給通路の潤滑油の流量を調整することができ、常に適切な量の潤滑油を供給することができる。   Thus, the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage can be adjusted, and an appropriate amount of lubricating oil can always be supplied.

前記冷凍サイクル装置は、前記圧縮機で圧縮された冷媒が前記放熱器で放熱され、前記膨張機で膨張し、前記蒸発器で蒸発してから前記圧縮機に吸入される通常運転時に、前記冷媒回路における前記圧縮機から前記放熱器を経て前記膨張機に至る高圧部分の冷媒が超臨界状態となるものであってもよい。   In the refrigeration cycle apparatus, the refrigerant compressed by the compressor is radiated by the radiator, expanded by the expander, evaporated by the evaporator, and then sucked into the compressor during normal operation. The refrigerant in the high-pressure part from the compressor in the circuit to the expander through the radiator may be in a supercritical state.

以上のように、本発明によれば、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置において、膨張機に対して潤滑油を十分に供給することができるとともに、除霜運転における省エネルギー化を図ることができる。   As described above, according to the present invention, in the refrigeration cycle apparatus including the compressor and the expander, the lubricating oil can be sufficiently supplied to the expander, and energy saving can be achieved in the defrosting operation. be able to.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、圧縮機1と油分離器9と放熱器2と膨張機3と蒸発器5とが順に接続されてなる冷媒回路11を備えている。油分離器9と放熱器2との間には、電磁弁からなる開閉弁18が設けられている。ただし、開閉弁18は放熱器2と膨張機3との間に設けられていてもよい。後述する除霜運転時に放熱器2における冷媒の流通を阻止できる限り、開閉弁18の位置は何ら限定されるものではない。蒸発器5は、冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器からなり、本実施形態ではプレートフィンチューブ式熱交換器により構成されている。冷凍サイクル装置10には、さらに、蒸発器5に空気を供給する送風機17が設けられている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 10 according to the first embodiment includes a refrigerant circuit 11 in which a compressor 1, an oil separator 9, a radiator 2, an expander 3, and an evaporator 5 are connected in order. I have. Between the oil separator 9 and the radiator 2, an on-off valve 18 made of an electromagnetic valve is provided. However, the on-off valve 18 may be provided between the radiator 2 and the expander 3. The position of the on-off valve 18 is not limited as long as the refrigerant flow in the radiator 2 can be prevented during the defrosting operation described later. The evaporator 5 is composed of a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the air. In the present embodiment, the evaporator 5 is configured by a plate fin tube heat exchanger. The refrigeration cycle apparatus 10 is further provided with a blower 17 that supplies air to the evaporator 5.

また、冷凍サイクル装置10は、油分離器9の潤滑油を膨張機3に供給する油供給管7を備えている。油供給管7の一端は油分離器9に接続され、他端は膨張機3の入口側配管(すなわち、放熱器2と膨張機3との間の冷媒配管)13に接続されている。この油供給管7は蒸発器5を通過している。つまり、油供給管7は蒸発器5のパスの一部を形成している。また、油供給管7には、開度調整自在な弁8が設けられている。   The refrigeration cycle apparatus 10 also includes an oil supply pipe 7 that supplies lubricating oil from the oil separator 9 to the expander 3. One end of the oil supply pipe 7 is connected to the oil separator 9, and the other end is connected to an inlet side pipe (that is, a refrigerant pipe between the radiator 2 and the expander 3) 13 of the expander 3. The oil supply pipe 7 passes through the evaporator 5. That is, the oil supply pipe 7 forms part of the path of the evaporator 5. The oil supply pipe 7 is provided with a valve 8 whose opening degree can be adjusted.

本冷媒回路11に充填された冷媒は、運転時に高圧部分(圧縮機1から放熱器2を経て膨張機3に至る部分)において超臨界状態となる冷媒である。本実施形態の冷媒回路11には、そのような冷媒として二酸化炭素(CO)が充填されている。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではない。 The refrigerant charged in the refrigerant circuit 11 is a refrigerant that becomes a supercritical state in a high-pressure portion (portion from the compressor 1 through the radiator 2 to the expander 3) during operation. The refrigerant circuit 11 of the present embodiment is filled with carbon dioxide (CO 2 ) as such a refrigerant. However, the type of refrigerant is not particularly limited.

圧縮機1には、例えば、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機等を好適に用いることができる。ただし、圧縮機1の形式等は何ら限定されるものではない。   For the compressor 1, for example, a rotary compressor, a scroll compressor, or the like can be suitably used. However, the format of the compressor 1 is not limited at all.

膨張機3の形式等も何ら限定されない。膨張機3として、例えばロータリー式、スクロール式等の膨張機構を備えた膨張機を好適に利用することができる。   The type of the expander 3 is not limited at all. As the expander 3, for example, an expander equipped with an expansion mechanism such as a rotary type or a scroll type can be suitably used.

膨張機3には、発電機4が接続されている。発電機4は、膨張機3で回収した冷媒の膨張エネルギーを電気エネルギーに変換する。なお、図1では、発電機4と膨張機3とを別々に図示しているが、発電機4は膨張機3に内蔵されていてもよい。もちろん、発電機4と膨張機3とが別個に形成されていてもよい。   A power generator 4 is connected to the expander 3. The generator 4 converts the expansion energy of the refrigerant recovered by the expander 3 into electric energy. In FIG. 1, the generator 4 and the expander 3 are illustrated separately, but the generator 4 may be built in the expander 3. Of course, the generator 4 and the expander 3 may be formed separately.

放熱器2の構成も何ら限定されない。放熱器2として、例えば空冷式又は水冷式の熱交換器等を利用してもよい。油分離器9の構成も特に限定されるものではない。   The configuration of the radiator 2 is not limited at all. For example, an air-cooled or water-cooled heat exchanger may be used as the radiator 2. The configuration of the oil separator 9 is not particularly limited.

蒸発器5には、温度センサ12が設けられている。本実施形態では、温度センサ12は蒸発器5の冷媒温度を検出するように配置されているが、蒸発器5自体の温度(例えば蒸発器5の表面温度)を検出するように配置されていてもよい。   The evaporator 5 is provided with a temperature sensor 12. In the present embodiment, the temperature sensor 12 is arranged so as to detect the refrigerant temperature of the evaporator 5, but is arranged so as to detect the temperature of the evaporator 5 itself (for example, the surface temperature of the evaporator 5). Also good.

冷凍サイクル装置10には、コントローラ15が設けられている。コントローラ15は、温度センサ12と開閉弁18とに接続されている。なお、このコントローラ15は開閉弁18を開閉させるものであるが、コントローラ15は圧縮機1や弁8等と接続され、それらの制御を行うものであってもよい。   The refrigeration cycle apparatus 10 is provided with a controller 15. The controller 15 is connected to the temperature sensor 12 and the on-off valve 18. The controller 15 opens and closes the on-off valve 18, but the controller 15 may be connected to the compressor 1, the valve 8, and the like to control them.

次に、冷凍サイクル装置10の運転動作について説明する。本冷凍サイクル装置10は、蒸発器5で冷媒を蒸発させる通常運転と、蒸発器5の霜を融解させる除霜運転とを選択的に実行可能である。   Next, the operation of the refrigeration cycle apparatus 10 will be described. The refrigeration cycle apparatus 10 can selectively execute a normal operation in which the refrigerant is evaporated by the evaporator 5 and a defrosting operation in which the frost in the evaporator 5 is melted.

まず、通常運転について説明する。通常運転の際には、コントローラ15により、開閉弁18は開放される。圧縮機1から吐出された冷媒は、油分離器9において潤滑油から分離された後、放熱器2で放熱し、膨張機3で膨張し、蒸発器5で蒸発し、圧縮機1に吸入される。   First, normal operation will be described. During normal operation, the controller 15 opens the on-off valve 18. The refrigerant discharged from the compressor 1 is separated from the lubricating oil in the oil separator 9, then radiates heat in the radiator 2, expands in the expander 3, evaporates in the evaporator 5, and is sucked into the compressor 1. The

一方、油分離器9で分離された潤滑油は、油供給管7を流通し、蒸発器5において冷媒又は空気によって冷却された後、膨張機3の入口側配管13に流れ込み、放熱器2からの冷媒と合流して膨張機3に流入する。これにより、膨張機3に潤滑油が供給される。なお、潤滑油の流量は弁8によって調整される。   On the other hand, the lubricating oil separated by the oil separator 9 flows through the oil supply pipe 7 and is cooled by the refrigerant or air in the evaporator 5, and then flows into the inlet side pipe 13 of the expander 3. The refrigerant merges with the refrigerant and flows into the expander 3. Thereby, lubricating oil is supplied to the expander 3. The flow rate of the lubricating oil is adjusted by the valve 8.

上述の通常運転によって蒸発器5に着霜が生じると、蒸発器5の冷媒温度は低下する。蒸発器5の冷媒温度が所定温度以下になると、コントローラ15は開閉弁18を閉じると共に送風機17の運転を停止させ、冷凍サイクル装置10の運転を通常運転から除霜運転に切り替える。   When frost formation occurs in the evaporator 5 by the above-described normal operation, the refrigerant temperature of the evaporator 5 decreases. When the refrigerant temperature of the evaporator 5 becomes equal to or lower than the predetermined temperature, the controller 15 closes the on-off valve 18 and stops the operation of the blower 17 and switches the operation of the refrigeration cycle apparatus 10 from the normal operation to the defrosting operation.

除霜運転では、油分離器9内の高温の潤滑油が蒸発器5を通過し、蒸発器5の霜は潤滑油に加熱されることによって融解する。なお、この除霜運転においても、弁8により、潤滑油の流量を調整することができる。   In the defrosting operation, high-temperature lubricating oil in the oil separator 9 passes through the evaporator 5, and the frost in the evaporator 5 is melted by being heated by the lubricating oil. In this defrosting operation, the flow rate of the lubricating oil can be adjusted by the valve 8.

以上のように、本実施形態によれば、冷媒回路11内の潤滑油を除霜用の熱源として活用することとしたので、冷凍サイクル装置10の省エネルギー化を図ることができる。また、除霜運転時にも油供給管7を通じて膨張機3に潤滑油が供給されるので、除霜運転の運転中又は運転後における膨張機3の潤滑油不足を防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the lubricating oil in the refrigerant circuit 11 is used as a heat source for defrosting, energy saving of the refrigeration cycle apparatus 10 can be achieved. Further, since the lubricating oil is supplied to the expander 3 through the oil supply pipe 7 even during the defrosting operation, it is possible to prevent a shortage of the lubricating oil in the expander 3 during or after the defrosting operation.

また、蒸発器5の冷媒温度が所定温度以下になると通常運転から除霜運転に運転を切り替えることとしたので、適切な時期に除霜運転を開始することができる。そのため、効率の良い除霜が可能となる。   Further, since the operation is switched from the normal operation to the defrosting operation when the refrigerant temperature of the evaporator 5 becomes a predetermined temperature or less, the defrosting operation can be started at an appropriate time. Therefore, efficient defrosting is possible.

また、油供給管7に開度調整自在な弁8を設けることとしたので、油供給管7における潤滑油の流量を制御することができ、常に適切な量の潤滑油を供給することができる。   Moreover, since the valve 8 whose opening degree can be adjusted is provided in the oil supply pipe 7, the flow rate of the lubricating oil in the oil supply pipe 7 can be controlled, and an appropriate amount of lubricating oil can always be supplied. .

(変形例)
上記実施形態では、コントローラ15は、蒸発器5の冷媒温度に基づいて除霜運転を開始していた。しかしながら、コントローラ15は、蒸発器5の冷媒圧力に基づいて除霜運転を開始するようにしてもよい。
(Modification)
In the above embodiment, the controller 15 starts the defrosting operation based on the refrigerant temperature of the evaporator 5. However, the controller 15 may start the defrosting operation based on the refrigerant pressure of the evaporator 5.

すなわち、図2に示すように、例えば蒸発器5の入口側又は出口側の配管に圧力センサ14を設け、コントローラ15は、圧力センサ14の検出圧力が所定圧力以下になると通常運転から除霜運転に運転を切り替えるようにしてもよい。   That is, as shown in FIG. 2, for example, the pressure sensor 14 is provided on the inlet side or outlet side pipe of the evaporator 5, and the controller 15 defrosts from the normal operation when the detected pressure of the pressure sensor 14 becomes a predetermined pressure or less. You may make it switch a driving | operation.

このような場合であっても、適切な時期に除霜運転を開始することができ、効率の良い除霜が可能となる。   Even in such a case, the defrosting operation can be started at an appropriate time, and efficient defrosting is possible.

除霜運転の運転時間は何ら限定されず、例えば、除霜運転を予め定められた所定時間だけ行ってもよい。ただし、除霜運転時間は、除霜運転中に油分離器9内の潤滑油がなくならないような時間に設定されていることが好ましい。また、油分離器9は、除霜運転中に潤滑油がなくならないような容量に設定されていることが望ましい。   The operation time of the defrosting operation is not limited at all. For example, the defrosting operation may be performed for a predetermined time. However, it is preferable that the defrosting operation time is set to such a time that the lubricating oil in the oil separator 9 is not lost during the defrosting operation. In addition, the oil separator 9 is desirably set to a capacity such that the lubricating oil does not run out during the defrosting operation.

除霜運転から通常運転への切替を、油分離器9の潤滑油の貯留量に基づいて行ってもよい。例えば、図3に示すように、油分離器9に液面センサ16を設け、油分離器9の油量が所定量以下になると、除霜運転を強制的に終了するようにしてもよい。   Switching from the defrosting operation to the normal operation may be performed based on the amount of lubricating oil stored in the oil separator 9. For example, as shown in FIG. 3, a liquid level sensor 16 may be provided in the oil separator 9, and the defrosting operation may be forcibly terminated when the oil amount in the oil separator 9 becomes a predetermined amount or less.

このことにより、除霜運転から通常運転に復帰する際に、膨張機3の潤滑油不足を防止することができる。   Thereby, when the defrosting operation is returned to the normal operation, the lack of lubricating oil in the expander 3 can be prevented.

また、開閉弁18を開度調整自在な弁で構成しておき、除霜運転から通常運転に運転を切り替えた後に、上記開閉弁18の開度を徐々に大きくするようにしてもよい。すなわち、コントローラ15は、除霜運転が終了すると、油分離器9に所定量の潤滑油が貯留されるまで開閉弁18が全開されないように、開閉弁18の開度をゆっくりと増加させるようにしてもよい。   Further, the opening / closing valve 18 may be configured as a valve whose opening degree can be adjusted, and the opening degree of the opening / closing valve 18 may be gradually increased after the operation is switched from the defrosting operation to the normal operation. That is, when the defrosting operation is completed, the controller 15 slowly increases the opening degree of the on-off valve 18 so that the on-off valve 18 is not fully opened until a predetermined amount of lubricating oil is stored in the oil separator 9. May be.

このことにより、除霜運転から通常運転への移行が穏やかに行われるので、通常運転に復帰した直後における油分離器9内の貯留量が少ない場合であっても、その後は油分離器9内に潤滑油が徐々に溜まっていく。そのため、開閉弁18が全開したときには、すでに油分離器9に十分な量の潤滑油が貯留されることになり、膨張機3の潤滑油不足を防止することができる。   As a result, since the transition from the defrosting operation to the normal operation is performed gently, even if the amount of storage in the oil separator 9 immediately after returning to the normal operation is small, the oil separator 9 thereafter The lubricating oil gradually accumulates. Therefore, when the on-off valve 18 is fully opened, a sufficient amount of lubricating oil has already been stored in the oil separator 9, and a shortage of lubricating oil in the expander 3 can be prevented.

前記実施形態では、油供給管7に弁8が設けられていた。しかしながら、油供給管7には、弁8の代わりに(または弁8と共に)油ポンプ(図示せず)等の搬送装置が設けられていてもよい。油供給管7に油ポンプ等を設けることにより、油分離器9と膨張機3の入口側配管13との間の圧力差が小さい場合であっても、油供給管7の潤滑油の流量を多くすることができ、膨張機3に対して常に十分な量の潤滑油を供給することができる。また、潤滑油の流量を幅広く制御することが可能となる。   In the embodiment, the valve 8 is provided in the oil supply pipe 7. However, the oil supply pipe 7 may be provided with a transfer device such as an oil pump (not shown) instead of (or together with) the valve 8. Even if the pressure difference between the oil separator 9 and the inlet side pipe 13 of the expander 3 is small by providing an oil pump or the like in the oil supply pipe 7, the flow rate of the lubricating oil in the oil supply pipe 7 is reduced. A sufficient amount of lubricating oil can always be supplied to the expander 3. Moreover, it becomes possible to control the flow rate of the lubricating oil widely.

ただし、油供給管7の潤滑油の流量を制御する必要がない場合には、開度調整自在な弁8の代わりにキャピラリーチューブ等の絞り機構を設けることも可能である。また、油供給管7における圧力損失が適当な範囲(膨張機3に適正量の潤滑油を供給できる範囲)であれば、弁8を省略することも可能である。   However, when it is not necessary to control the flow rate of the lubricating oil in the oil supply pipe 7, a throttle mechanism such as a capillary tube can be provided instead of the valve 8 whose opening degree can be adjusted. If the pressure loss in the oil supply pipe 7 is in an appropriate range (a range in which an appropriate amount of lubricating oil can be supplied to the expander 3), the valve 8 can be omitted.

前記実施形態では、油供給管7の下流端は、膨張機3の入口側配管13に接続されていた。しかしながら、油供給管7は膨張機3に潤滑油を供給するものであればよく、油供給管7の下流端は膨張機3自体に接続されていてもよい。   In the embodiment, the downstream end of the oil supply pipe 7 is connected to the inlet side pipe 13 of the expander 3. However, the oil supply pipe 7 only needs to supply lubricating oil to the expander 3, and the downstream end of the oil supply pipe 7 may be connected to the expander 3 itself.

油供給管7の種類は何ら限定されない。油供給管7は、圧縮機1又は膨張機3の振動によって破損しにくいように、可撓管によって形成されていてもよい。また、油供給管7の長さや形状等も何ら限定される訳ではない。ただし、油供給管7の圧力損失を低減する観点からは、油供給管7の長さは短い方が好ましく、また、真っ直ぐな管であることが好ましい。   The type of the oil supply pipe 7 is not limited at all. The oil supply pipe 7 may be formed of a flexible pipe so that the oil supply pipe 7 is not easily damaged by vibration of the compressor 1 or the expander 3. Further, the length and shape of the oil supply pipe 7 are not limited at all. However, from the viewpoint of reducing the pressure loss of the oil supply pipe 7, the length of the oil supply pipe 7 is preferably short, and is preferably a straight pipe.

冷媒回路11に充填される冷媒は、通常運転時に冷媒回路11の高圧部分において超臨界状態となる冷媒に限らず、高圧部分で超臨界状態とならない冷媒であってもよい。   The refrigerant charged in the refrigerant circuit 11 is not limited to a refrigerant that is in a supercritical state in the high pressure portion of the refrigerant circuit 11 during normal operation, and may be a refrigerant that does not enter a supercritical state in the high pressure portion.

以上説明したように、本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置について有用である。   As described above, the present invention is useful for a refrigeration cycle apparatus including a compressor and an expander.

実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図Refrigerant circuit diagram of refrigeration cycle apparatus according to an embodiment 変形例に係る冷媒回路図Refrigerant circuit diagram according to modification 他の変形例に係る冷媒回路図Refrigerant circuit diagram according to another modification

符号の説明Explanation of symbols

1 圧縮機
2 放熱器
3 膨張機
4 発電機
5 蒸発器
7 油供給管(油供給通路)
8 弁(流量調整装置)
9 油分離器
10 冷凍サイクル装置
11 冷媒回路
12 温度センサ
13 膨張機の入口側配管
14 圧力センサ
15 コントローラ
16 液面センサ(油量検出器)
18 開閉弁(流路開閉機構)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Radiator 3 Expander 4 Generator 5 Evaporator 7 Oil supply pipe (oil supply passage)
8 valves (flow control device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Oil separator 10 Refrigeration cycle apparatus 11 Refrigerant circuit 12 Temperature sensor 13 Expander inlet side piping 14 Pressure sensor 15 Controller 16 Liquid level sensor (oil quantity detector)
18 On-off valve (channel opening / closing mechanism)

Claims (7)

圧縮機と油分離器と放熱器と膨張機と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路と、
前記冷媒回路に設けられ、除霜運転時に前記放熱器における冷媒の流通を阻止する流路開閉機構と、
前記油分離器で分離された潤滑油を前記膨張機に又は前記冷媒回路における前記放熱器と前記膨張機との間に供給する油供給通路と、を備え、
前記油供給通路は、前記蒸発器を通過している、冷凍サイクル装置。
A refrigerant circuit in which a compressor, an oil separator, a radiator, an expander, and an evaporator are sequentially connected;
A flow path opening / closing mechanism that is provided in the refrigerant circuit and prevents the flow of the refrigerant in the radiator during the defrosting operation;
An oil supply passage for supplying lubricating oil separated by the oil separator to the expander or between the radiator and the expander in the refrigerant circuit,
The oil supply passage is a refrigeration cycle apparatus passing through the evaporator.
前記蒸発器の温度又は前記蒸発器の冷媒温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度が所定値以下になると除霜運転を開始するコントローラと、
を備えた請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
A temperature sensor for detecting a temperature of the evaporator or a refrigerant temperature of the evaporator;
A controller that starts a defrosting operation when the temperature detected by the temperature sensor is equal to or lower than a predetermined value;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, comprising:
前記蒸発器の冷媒圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出圧力が所定値以下になると除霜運転を開始するコントローラと、
を備えた請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
A pressure sensor for detecting the refrigerant pressure of the evaporator;
A controller that starts the defrosting operation when the detected pressure of the pressure sensor becomes a predetermined value or less;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, comprising:
前記油分離器内の潤滑油が所定量以下か否かを検出する油量検出器と、
除霜運転時に前記油分離器内の潤滑油が所定量以下になると除霜運転を終了させるコントローラと、
を備えた請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
An oil amount detector for detecting whether or not the lubricating oil in the oil separator is below a predetermined amount;
A controller that terminates the defrosting operation when the lubricating oil in the oil separator becomes a predetermined amount or less during the defrosting operation;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, comprising:
前記流路開閉機構は開度調整自在に構成され、
除霜運転が終了すると、前記油分離器に潤滑油が貯留されるまで前記流路開閉機構が全開されないように、前記流路開閉機構の開度を徐々に大きくするコントローラを備えた、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
The flow path opening and closing mechanism is configured to freely adjust the opening degree,
A controller for gradually increasing the opening degree of the flow path opening / closing mechanism so that the flow path opening / closing mechanism is not fully opened until lubricating oil is stored in the oil separator when the defrosting operation is completed. The refrigeration cycle apparatus according to 1.
前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整装置を備えた、請求項1〜5のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置。   The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a flow rate adjusting device that adjusts a flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage. 前記圧縮機で圧縮された冷媒が前記放熱器で放熱され、前記膨張機で膨張し、前記蒸発器で蒸発してから前記圧縮機に吸入される通常運転時に、前記冷媒回路における前記圧縮機から前記放熱器を経て前記膨張機に至る高圧部分の冷媒が超臨界状態となる、請求項1〜6のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置。
The refrigerant compressed by the compressor is radiated by the radiator, expanded by the expander, evaporated from the evaporator, and then sucked into the compressor, during the normal operation, from the compressor in the refrigerant circuit The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a refrigerant in a high-pressure portion that reaches the expander through the radiator is in a supercritical state.
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