JP2008215697A - Air conditioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、既設の冷媒配管を利用して新しい熱源側ユニット及び負荷側ユニットに置き換え可能な空気調和装置に関し、特に新しい熱源側ユニット及び負荷側ユニットに置き換えた場合に、冷凍サイクルの運転効率を維持しつつ、冷媒配管内の異物回収の効率を向上させた空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner that can be replaced with a new heat source side unit and a load side unit using an existing refrigerant pipe, and particularly when the air conditioner is replaced with a new heat source side unit and a load side unit, the operating efficiency of the refrigeration cycle is improved. The present invention relates to an air conditioner that improves the efficiency of collecting foreign matter in the refrigerant pipe while maintaining it.
従来から、既設の冷媒配管をそのまま利用して、冷媒を入れ替えることができる空気調和装置が存在する。このような空気調和装置は、既設の熱源側ユニット(室外ユニット)及び負荷側ユニット(室内ユニット)を新しい熱源側ユニット及び負荷側ユニットに置き換える、つまりリプレースするだけでよく、新しい冷媒配管に交換しなくて済む。したがって、冷媒配管の交換作業に要する手間、費用及び時間を削減できることになる。また、熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースするだけなので、空気調和装置が設置されている建物の大幅な工事が不要となり、空気調和装置の信頼性が向上することになる。 Conventionally, there is an air conditioner that can replace the refrigerant by using the existing refrigerant pipe as it is. Such an air conditioner simply replaces the existing heat source side unit (outdoor unit) and load side unit (indoor unit) with a new heat source side unit and load side unit, that is, replaces it with a new refrigerant pipe. No need. Therefore, the labor, cost and time required for the replacement work of the refrigerant pipe can be reduced. In addition, since the heat source side unit and the load side unit are simply replaced, significant construction of the building in which the air conditioner is installed is unnecessary, and the reliability of the air conditioner is improved.
また、このような空気調和装置は、通常、熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースした後に、既設の冷媒配管内に残留している冷凍機油やその劣化物等の異物を回収するようになっている。つまり、熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースした後に、空気調和装置の運転を開始させて、封入された新しい冷媒で冷媒配管内に残留している異物を押し流し、その異物を異物補足器等で回収し、新しい冷媒のみを冷媒配管内に流れるようにして空気調和装置を更新している。 In addition, such an air conditioner normally collects foreign matter such as refrigeration oil remaining in the existing refrigerant pipe or its deteriorated product after replacing the heat source side unit and the load side unit. Yes. In other words, after replacing the heat source side unit and the load side unit, the operation of the air conditioner is started, and the foreign matter remaining in the refrigerant pipe is washed away with the new filled refrigerant, and the foreign matter is removed by a foreign matter catcher or the like. The air conditioner is renewed so that only the new refrigerant flows into the refrigerant pipe.
そのようなものとして、「第一の冷媒と第一の潤滑油を用いた冷凍サイクル装置に使用していた延長配管及び/又は利用側機を、第二の冷媒と第二の潤滑油を用いた冷凍サイクル装置の延長配管及び/又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル運転を実施しながら、前記延長配管及び/又は利用側機に残留した前記第一の潤滑油を連続的に冷媒回路内の一部に蓄積する蓄積手段を有する冷凍サイクル装置」が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 As such, “the extension pipe and / or the use side machine used in the refrigeration cycle apparatus using the first refrigerant and the first lubricating oil, the second refrigerant and the second lubricating oil are used. In the refrigeration cycle apparatus used as the extension pipe of the refrigeration cycle apparatus and / or the use side machine, the first lubricating oil remaining in the extension pipe and / or the use side machine is continuously fed while performing the refrigeration cycle operation. A "refrigeration cycle apparatus having storage means for storing in a part of the refrigerant circuit" has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
上記の冷凍サイクル装置では、外気温度がマイナス10℃(以下、低外気という)となるような寒冷地において、異物の回収効率が低下してしまっていた。このような寒冷地では、その外気と冷媒とで熱交換を行なうため、冷媒の蒸発温度が低下するとともに、冷媒の低圧も低下することになる。したがって、圧縮機に吸入される冷媒の密度が低下してしまう。つまり、圧縮機に吸入される冷媒の流量が減少することになるのである。そうすると、異物を押し流せる量が減少することになるために、結果として異物の回収効率が低下してしまっていた。 In the refrigeration cycle apparatus described above, the collection efficiency of foreign matters has been reduced in cold regions where the outside air temperature is minus 10 ° C. (hereinafter referred to as low outside air). In such a cold district, heat exchange is performed between the outside air and the refrigerant, so that the evaporation temperature of the refrigerant is lowered and the low pressure of the refrigerant is also lowered. Therefore, the density of the refrigerant sucked into the compressor is reduced. That is, the flow rate of the refrigerant sucked into the compressor is reduced. As a result, the amount of foreign matter that can be pushed away decreases, and as a result, the collection efficiency of the foreign matter has been reduced.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、低外気時に熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースしても、冷凍サイクルの運転効率及び異物の回収効率を低下させないようにした空気調和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, so that the operating efficiency of the refrigeration cycle and the recovery efficiency of foreign matter are not reduced even if the heat source side unit and the load side unit are replaced during low outside air. An object of the present invention is to provide an air conditioning apparatus.
本発明に係る空気調和装置は、負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置で構成された負荷側ユニットと、圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第1開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管を分岐させ、該冷媒熱交換器と該負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第2の開閉弁、異物分離器及び第3の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第4の開閉弁とを設けたことを特徴とする。 An air conditioner according to the present invention includes a load side unit composed of a load side heat exchanger and a load side throttle device, a compressor, a flow path switching valve, a refrigerant heat exchanger, a heat source side throttle device, and a heat source side exchanger. An injection pipe comprising a refrigerant pipe branched between the refrigerant heat exchanger and the load side throttle device, a bypass throttle device, the refrigerant heat exchanger, a first on-off valve, and an injection port of the compressor An air conditioner connected to a heat source side unit forming an injection circuit in which the refrigerant circuits are sequentially connected, wherein the refrigerant pipe is branched between the refrigerant heat exchanger and the load side expansion device, and the refrigerant heat exchanger A foreign substance recovery circuit in which a second on-off valve, a foreign substance separator, and a third on-off valve are sequentially connected by a bypass pipe reconnected to the refrigerant pipe between the valve and the load side throttle device, and branching to the bypass pipe You A portion, characterized in that a fourth on-off valve in the refrigerant pipe between the portions to reconnect the bypass pipe.
また、本発明に係る空気調和装置は、負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置で構成された負荷側ユニットと、圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第1開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、前記流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管を分岐させ、該流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第2の開閉弁、異物分離器及び第3の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第4の開閉弁とを設けたことを特徴とする。 The air conditioner according to the present invention includes a load-side unit including a load-side heat exchanger and a load-side throttle device, a compressor, a flow path switching valve, a refrigerant heat exchanger, a heat source-side throttle device, and a heat source side. A bypass throttle device, a refrigerant heat exchanger, a first on-off valve, and a compressor configured by an injection pipe that is constituted by an exchanger and branches a refrigerant pipe between the refrigerant heat exchanger and the load side throttle device. An air conditioner connected to a heat source side unit forming an injection circuit in which injection ports are sequentially connected, wherein the refrigerant pipe is branched between the flow path switching valve and the suction port of the compressor. A foreign matter recovery circuit in which a second on-off valve, a foreign matter separator, and a third on-off valve are sequentially connected by a bypass pipe reconnected to the refrigerant pipe between the path switching valve and the suction port of the compressor; Minute to bypass pipe A portion, characterized in that a fourth on-off valve in the refrigerant pipe between the portions to reconnect the bypass pipe.
本発明に係る空気調和装置は、インジェクション回路と異物回収回路とを備えているので、冷媒流量が低下する低外気時においても、冷媒流量を増加させることができ、暖房能力及び異物回収効率を低下させないようにすることができる。 Since the air conditioner according to the present invention includes the injection circuit and the foreign matter recovery circuit, the refrigerant flow rate can be increased even in low outside air where the coolant flow rate is low, and the heating capacity and the foreign matter recovery efficiency are reduced. You can avoid it.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図1に基づいて、空気調和装置100の回路構成について説明する。この空気調和装置100は、冷媒を循環させる冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用して、冷房運転及び暖房運転を行なうものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant circuit configuration of an air-
空気調和装置100は、大きく分けて熱源側ユニット10と、負荷側ユニット50とで構成されている。この熱源側ユニット10と負荷側ユニット50とは、冷媒配管である液配管1と冷媒配管であるガス配管2とで接続されて連絡するようになっている。具体的には、熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50は、圧縮機11、流路切替弁としての四方弁13、負荷側熱交換器52、負荷側絞り装置51、冷媒熱交換器16、熱源側絞り装置15及び熱源側交換器14を液配管1及びガス配管2で順次接続した冷媒回路である主回路で連絡している。つまり、主回路を冷媒が循環することによって、空気調和装置100は冷房運転及び暖房運転することができるようになっているのである。
The
熱源側ユニット10には、メイン冷媒回路と、インジェクション回路と、異物回収回路とが形成されている。熱源側ユニット10のメイン冷媒回路は、圧縮機11と、油分離機器12と、四方弁13と、熱源側熱交換器14と、熱源側絞り装置15と、冷媒熱交換器16と、アキュムレータ18とが順次接続されて構成されている。圧縮機11は、インバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプであり、液配管1を流れる冷媒を吸入して、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。また、圧縮機11は、その内部の圧縮室内にインジェクション回路から供給される冷媒をインジェクション(注入)することができる構造となっている。
In the heat
油分離機器12は、冷凍機油が混在している冷媒ガスから冷凍機油成分を分離する機能を有している。なお、分離した冷凍機油は、圧縮機11に接続している吸入側配管と油分離器12とを連絡する冷媒配管に設けられている毛細管17で流量がコントロールされて圧縮機11に戻されるようになっている。四方弁13は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替えるものである。熱源側熱交換器14は、凝縮器として機能するものであり、図示省略のファン等から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮液化するものである。
The
熱源側絞り装置15は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この熱源側絞り装置15は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成されているものとする。冷媒熱交換器16は、メイン冷媒回路を流れる冷媒と、インジェクション回路を流れる冷媒との間で熱交換を行なうようになっている。アキュムレータ18は、過剰な冷媒を貯留するものである。アキュムレータ18があることによって、気液分離が可能であり、圧縮機吸入の乾き度を規定以上にすることができる。なお、アキュムレータ18は、過剰な冷媒を貯留できる容器であればよい。
The heat source
熱源側ユニット10のインジェクション回路は、冷媒熱交換器16と負荷側ユニット50の負荷側絞り装置51との間で液配管1を分岐させたインジェクション管20を圧縮機11のインジェクションポートに接続することで構成されている。また、液配管1との分岐した部分と冷媒熱交換器16との間におけるインジェクション管20には、バイパス用絞り装置21が備えられている。このインジェクション管20を、冷媒熱交換器16と圧縮機11との間で更に分岐させ、一方を開閉弁22を介してアキュムレータ18に接続し、他方を第1開閉弁である開閉弁23を介して圧縮機11のインジェクションポートに接続させている。
The injection circuit of the heat
バイパス用絞り装置21は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。このバイパス用絞り装置21は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成されているものとする。つまり、メイン冷媒回路を流れる冷媒の一部をインジェクション回路に流入させることによって、冷媒熱交換器16において、メイン冷媒回路(液配管1)を流れる冷媒と、インジェクション管20を流れバイパス用絞り装置21で減圧され低温となった冷媒とで熱交換するようになっているのである。
The
開閉弁22は、制御手段40に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。なお、開閉弁22は、制御手段40に開閉制御されることによって、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するために設置されている。開閉弁23も、制御手段40に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。つまり、開閉弁23を開放状態にすることによって、インジェクション管20に冷媒を導通させ、インジェクション回路を形成するのである。
The on-off
熱源側ユニット10の異物回収回路は、冷媒熱交換器16と負荷側絞り装置51との間で液配管1を分岐させたバイパス管30を、冷媒熱交換器16と負荷側絞り装置51との間の液配管1に再接続させることで構成されている。また、バイパス管30には、2つの開閉弁(第2開閉弁である開閉弁32及び第3開閉弁である開閉弁33)と、その2つの開閉弁の間に異物分離器31とが備えられている。さらに、バイパス管30を分岐させた部分と再接続させた部分との間における液配管1には、第4開閉弁である開閉弁24を備えている。
The foreign material recovery circuit of the heat
開閉弁32及び開閉弁33は、制御手段40に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。この開閉弁32及び開閉弁33の開閉を制御することによって、バイパス管30に冷媒を導通させ、異物分離器31内に異物を封鎖することができる。また、開閉弁24も、制御手段40に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。つまり、開閉弁24を閉止状態にすることよって、バイパス管30に冷媒を導通させ、異物回収回路を形成するのである。異物分離器31は、液配管1及びガス配管2内に残留している異物と冷媒とを分離するためのものである。
The on-off
すなわち、熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50をリプレース後に運転させた際に、開閉弁24を閉止状態にし、冷媒をバイパス管30内に導通させ、異物分離器31で異物を回収する。そして、異物回収工程が終了したら、開閉弁24を開放状態にするとともに、開閉弁32及び開閉弁33を閉止状態にして、異物を冷凍サイクルから分離・回収する。なお、この異物分離器31は、冷媒内に混在している冷凍機油等の異物を回収できるものであれば、特に構成を限定するものではない。また、異物回収回路が熱源側ユニット10内に備えられている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、異物回収回路を、負荷側ユニット50に備えてもよく、熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50の外部に備えるようにしてもよい。
That is, when the heat
制御手段40は、空気調和装置100の全体を統括制御する機能を有する。具体的には、制御手段40は、圧縮機11の駆動周波数を制御したり、熱源側絞り装置15、バイパス用絞り装置21及び負荷側絞り装置51の開度や、開閉弁22、開閉弁23、開閉弁24、開閉弁32及び開閉弁33の開閉を制御したりするようになっている。ここでは、制御手段40が、熱源側ユニット10内に備えられている場合を例に説明しているが、これに限定するものでない。たとえば、制御手段40を負荷側ユニット50内に備えてもよく、熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50の外部に備えてもよい。
The control means 40 has a function of comprehensively controlling the
負荷側ユニット50には、負荷側絞り装置51と、負荷側熱交換器52とが搭載されている。負荷側絞り装置51は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この負荷側絞り装置51は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成されているものとする。負荷側熱交換器52は、蒸発器として機能し、冷媒と空気との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化及び凝縮液化するものである。なお、この実施の形態1では、空気調和装置100に負荷側ユニット50が1台搭載されている場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、複数台搭載してもよい。
A load side expansion device 51 and a load
ガス配管2は、圧縮機11で圧縮されて気体になった冷媒を導通させる冷媒配管である。液配管1は、負荷側熱交換器52で凝縮されて液体となった冷媒を導通させる冷媒配管である。なお、インジェクション管20及びバイパス管30も冷媒を導通する冷媒配管である。また、圧縮機11の駆動周波数や、熱源側絞り装置15と、バイパス用絞り装置21と、負荷側絞り装置51との開度、開閉弁22と、開閉弁23との開閉の制御は、制御手段40が行なうようになっている。つまり、制御手段40は、図示省略の各温度センサや各圧力センサから送られる情報に基づいて、各機器を制御するようになっているのである。
The gas pipe 2 is a refrigerant pipe that conducts the refrigerant that has been compressed by the
空気調和装置100に使用する冷媒について説明する。
空気調和装置100の冷凍サイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、HFC(ハイドロフルオロカーボン)冷媒であるR407C(R32/R125/R134a)等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、HFC冷媒であるR410A(R32/R125)やR404A(R125/R143a/R134a)等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、R22の約1.6倍の動作圧力という特性を有している。
The refrigerant used for the
Examples of the refrigerant that can be used in the refrigeration cycle of the
また、単一冷媒には、HCFC(ハイドロクロロフルオロカーボン)冷媒であるR22やHFC冷媒であるR134a等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。その他、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することもできる。なお、R22はクロロジフルオロメタン、R32はジフルオロメタンを、R125はペンタフルオロエタンを、R134aは1,1,1,2−テトラフルオロエタンを、R143aは1,1,1−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、空気調和装置100の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。
The single refrigerant includes R22, which is an HCFC (hydrochlorofluorocarbon) refrigerant, R134a, which is an HFC refrigerant, and the like. Since this single refrigerant is not a mixture, it has the property of being easy to handle. In addition, carbon dioxide, propane, isobutane, ammonia, etc., which are natural refrigerants, can also be used. R22 represents chlorodifluoromethane, R32 represents difluoromethane, R125 represents pentafluoroethane, R134a represents 1,1,1,2-tetrafluoroethane, and R143a represents 1,1,1-trifluoroethane. ing. Therefore, it is good to use the refrigerant | coolant according to the use and the objective of the
ここで、空気調和装置100の更新について説明する。
まず、空気調和装置100を構成する熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50をそれぞれ新しい熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50に起き換える、つまり新しい熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50をリプレースする。次に、リプレースした熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50を既設の液配管1及びガス配管2で接続し、これにより冷凍サイクルを形成する。このように、熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50を新しいものにリプレースするだけで、冷媒を補充したり、入れ替えたりすることができるのである。
Here, the update of the
First, the heat
その後、既設の液配管1及びガス配管2内に残留している冷凍機油やその劣化物等の異物を回収するようになっている。つまり、新しい熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50にリプレースした後に、空気調和装置100の運転を開始させて、封入された新しい冷媒で液配管1及びガス配管2内に残留している異物を押し流し、その異物を異物補足器31で回収し、冷媒のみを液配管1及びガス配管2内に流れるようにして空気調和装置100を更新するのである。なお、封入された新しい冷媒は、リプレース前に使用されていた冷媒を補充するための冷媒であってもよく、リプレース前に使用されていた冷媒と異なる冷媒であってもよい。
Thereafter, foreign matters such as refrigerating machine oil remaining in the existing liquid pipe 1 and gas pipe 2 and deteriorated products thereof are collected. That is, after replacing the heat
具体的には、開閉弁24を閉止状態にするとともに、開閉弁32及び開閉弁33を開放状態にする。このような弁状態とすると、異物が混在している冷媒がバイパス管30に流入することになり、異物分離器31で異物が回収された後、冷媒のみを主回路に戻るようになる。このような弁状態で所定の時間、運転を継続させると、冷媒に混在している異物が回収できることになる。その後、開閉弁24を開放状態にし、開閉弁32及び開閉弁33を閉止状態とすることで、異物を主回路から取り除き、異物分離器31内に封止することができる。
Specifically, the open /
ここで、空気調和装置100の更新を含めた動作について説明する。
まず、外気温度が比較的高い場合の暖房運転について説明する。図1に基づいて、空気調和装置100の暖房運転時における冷媒状態について説明する。空気調和装置100が暖房運転を開始すると、まず圧縮機11が駆動される。そして、圧縮機11から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器12及び四方弁13を経由して熱源側ユニット10から流出し、ガス配管2を流れて負荷側ユニット50内の負荷側熱交換器52に到達する。
Here, the operation | movement including the update of the
First, the heating operation when the outside air temperature is relatively high will be described. Based on FIG. 1, the refrigerant | coolant state at the time of the heating operation of the
この高温・高圧のガス冷媒がガス配管2を流れる際に、旧ユニット(リプレース前の熱源側ユニット及び負荷側ユニット)で使用されていた冷凍機油やその劣化物を冷媒と一緒に押し流し、負荷側熱交換器52に到達する。この負荷側熱交換器52では、ガス冷媒は、空気や水に放熱しながら凝縮液化し、低温・高圧の液冷媒となる。つまり、冷媒に蓄えられていた熱を負荷側の空気や水に与えることで暖房運転を行なうようになっているのである。
When this high-temperature / high-pressure gas refrigerant flows through the gas pipe 2, the refrigerating machine oil and its degradation products used in the old unit (the heat source side unit and the load side unit before replacement) are pushed together with the refrigerant, and the load side The
また、負荷側熱交換器52で凝縮液化した液冷媒は、負荷側絞り装置51で中間圧力まで減圧され、中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒となる。この中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒は、負荷側ユニット50から流出し、液配管1を流れて熱源側ユニット10に到達する。このとき、開閉弁24を閉止状態に、開閉弁32及び開閉弁33を開放状態にすることで、熱源側ユニット10に到達する前に、異物回収回路に異物が混在している冷媒を流通させる。この冷媒は、バイパス管30を流れ、異物分離器31で異物が回収された後に液配管1に戻り、熱源側ユニット10に到達する。
The liquid refrigerant condensed and liquefied by the load-
ここでは、比較的外気温度が高いので、インジェクション回路に冷媒が流入しないようになっている。つまり、バイパス用絞り装置21及び開閉弁23を閉止状態とするように制御されているのである。なお、開閉弁22は、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するように開閉制御されるようにしておけばよい。たとえば、バイパス用絞り装置21及び開閉弁23を閉止状態としているときには、開閉弁22を開放状態として、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するとよい。
Here, since the outside air temperature is relatively high, the refrigerant does not flow into the injection circuit. That is, the
このような状態では、熱源側ユニット10に流入した冷媒は、冷媒熱交換器16を経由した後、熱源側絞り装置15で減圧されて低圧・低温の液冷媒もしくは気液二相冷媒となる。この冷媒は、熱源側熱交換器14で空気と熱交換することによって、蒸発ガス化してガス冷媒となる。つまり、熱源側熱交換器14に供給される空気から吸熱することで気体に状態変化するのである。そして、ガス冷媒は、四方弁13及びアキュムレータ18を経由した後、圧縮機11に吸入される。このような弁状態を維持させたままで所定の時間、暖房運転を継続させる。その後、開閉弁24を開放状態に、開閉弁32及び開閉弁33を閉止状態にすることで、異物回収回路を主回路から分離することができる。すなわち、異物を異物分離器31に回収し、封止することができるのである。
In such a state, the refrigerant that has flowed into the heat
この実施の形態1では、熱源側ユニット10が1台搭載されている場合を例に説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、空気調和装置100に要求される空調負荷が大きい場合に備えて、熱源側ユニット10を複数台搭載してもよい。なお、外気温度が比較的高い場合には、インジェクション回路に冷媒が流入しないため、冷媒熱交換器16では熱交換は行われない。また、外気温度が比較的高い場合は、主回路を流れる冷媒の流量がさほど減少せず、暖房運転効率及び異物回収効率が顕著に低下することはない。
In this Embodiment 1, although the case where the one heat
次に、比較的外気温度が低い、つまり外気温度がマイナス10℃以下(低外気)となるような場合の暖房運転について説明する。図2は、比較的外気温度が低いときの暖房運転の冷媒状態を示すモリエル線図(P−H線図)である。図1及び図2に基づいて、空気調和装置100の比較的外気温度が低い場合における暖房運転時の冷媒状態について説明する。図2では、縦軸が絶対圧力(P)を、横軸が比エンタルピ(H)をそれぞれ示している。また、冷媒は、飽和液線と飽和蒸気線とで囲まれた部分では気液二相状態であることを、飽和液線の左側では液化した状態であることを、飽和蒸気線の右側ではガス化した状態であることをそれぞれ表している。なお、このモリエル線図は、R410A冷媒の状態を表している。
Next, the heating operation when the outside air temperature is relatively low, that is, when the outside air temperature is −10 ° C. or lower (low outside air) will be described. FIG. 2 is a Mollier diagram (P-H diagram) showing the refrigerant state of the heating operation when the outside air temperature is relatively low. Based on FIG.1 and FIG.2, the refrigerant | coolant state at the time of the heating operation in case the external temperature of the
空気調和装置100が暖房運転を開始すると、まず圧縮機11が駆動される。そして、圧縮機11から吐出した高温・高圧のガス冷媒(状態(a))は、油分離器12及び四方弁13を経由して熱源側ユニット10から流出し、ガス配管2を流れて負荷側ユニット50内の負荷側熱交換器52に到達する。この高温・高圧のガス冷媒がガス配管2を流れる際に、旧ユニットで使用されていた冷凍機油やその劣化物を冷媒と一緒に押し流し、負荷側熱交換器52に到達する。この負荷側熱交換器52では、ガス冷媒は、空気や水に放熱しながら凝縮液化し、低温・高圧の液冷媒となる(状態(b))。つまり、冷媒に蓄えられていた熱を負荷側の空気や水に与えることで暖房運転を行なうようになっているのである。
When the
また、負荷側熱交換器52で凝縮液化した液冷媒は、負荷側絞り装置51で中間圧力まで減圧され、中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒となる(状態(c))。この中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒は、負荷側ユニット50から流出し、液配管1を流れて熱源側ユニット10に到達する。このとき、開閉弁24を閉止状態に、開閉弁32及び開閉弁33を開放状態にすることで、熱源側ユニット10に到達する前に、異物回収回路に異物が混在している冷媒を流通させる。この冷媒は、バイパス管30を流れ、異物分離器31で異物が回収された後に液配管1に戻り、熱源側ユニット10に到達する。
Further, the liquid refrigerant condensed and liquefied by the load-
ここでは、低外気であるので、冷媒の一部をインジェクション回路に流入させるようになっている。なお、低外気であるかどうかの判断は、制御手段40が外気温度と予め設定してある基準温度値とを比較することで行なうようになっている。制御手段40は、バイパス用絞り装置21及び開閉弁23を開放状態に制御して、熱源側ユニット10に流入した冷媒を分流させる。つまり、熱源側ユニット10に流入した冷媒は、メイン冷媒回路とインジェクション回路とに分流されるのである。なお、バイパス用絞り装置21及び開閉弁23を開放状態としているときには、開閉弁22を閉止状態として、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するとよい。
Here, since the outside air is low, a part of the refrigerant is allowed to flow into the injection circuit. Whether or not the outside air is low is determined by the control means 40 comparing the outside air temperature with a preset reference temperature value. The control means 40 controls the
メイン冷媒回路に分流された冷媒は、冷媒熱交換器16で、インジェクション回路に分流され、バイパス用絞り装置21で若干減圧された低温・低圧の冷媒(状態(g))と熱交換し、更に冷却され低温・高圧の液冷媒となる(状態(d))。この液冷媒は、冷媒熱交換器16を経由した後、熱源側絞り装置15で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒となる(状態(e))。この気液二相冷媒は、熱源側熱交換器14で空気と熱交換することによって、蒸発ガス化してガス冷媒となる(状態(f))。つまり、熱源側熱交換器14に供給される空気から吸熱することで気体に状態変化するのである。そして、このガス冷媒は、四方弁13及びアキュムレータ18を経由した後、圧縮機11に吸入される。
The refrigerant divided into the main refrigerant circuit is exchanged in the
一方、インジェクション回路に分流された冷媒は、バイパス用絞り装置21で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒となる(状態(g))。この気液二相冷媒は、冷媒熱交換器16に流入し、メイン冷媒回路を流れる中間圧力の液冷媒または気液二相冷媒(状態(c))と熱交換し、加熱される(状態(h))。つまり、インジェクション回路を流れる冷媒は、冷媒熱交換器16でメイン冷媒回路を流れる冷媒と熱交換することで、若干、高乾き度の冷媒となるのである。そして、この冷媒は、開閉弁23を介して圧縮機11のインジェクションポートにインジェクションされる。
On the other hand, the refrigerant diverted to the injection circuit is decompressed by the
圧縮機11では、メイン冷媒回路を経て吸入された冷媒(状態(f))が中間圧力まで圧縮、加熱された(状態(i))後で、インジェクション回路からインジェクションされる冷媒(状態(h))と合流させる。そして、合流した冷媒は、温度が若干低下した(状態(j))後で、高圧まで圧縮され(状態(a))、再度吐出される。このような弁状態を維持させたままで所定の時間、暖房運転を継続させる。その後、開閉弁24を開放状態に、開閉弁32及び開閉弁33を閉止状態にすることで、異物回収回路を主回路から分離することができる。すなわち、異物を異物分離器31に回収し、封止することができるのである。なお、インジェクション回路に冷媒を流入させるため、冷媒熱交換器16で熱交換が行なわれるようになっている。
In the
図3は、外気温度と冷媒流量との関係を説明するためのグラフである。図4は、外気温度と異物回収時間との関係を説明するためのグラフである。図3及び図4に基づいて、低外気時においてインジェクション回路に冷媒を流通させた場合における異物回収時間について説明する。なお、この図3では、縦軸が冷媒流量を、横軸が外気温度をそれぞれ示している。また、この図4では、縦軸が異物回収時間で、横軸が外気温度をそれぞれ示している。 FIG. 3 is a graph for explaining the relationship between the outside air temperature and the refrigerant flow rate. FIG. 4 is a graph for explaining the relationship between the outside air temperature and the foreign matter recovery time. Based on FIG. 3 and FIG. 4, the foreign substance recovery time when the refrigerant is circulated through the injection circuit at the time of low outside air will be described. In FIG. 3, the vertical axis indicates the refrigerant flow rate, and the horizontal axis indicates the outside air temperature. In FIG. 4, the vertical axis represents the foreign substance recovery time, and the horizontal axis represents the outside air temperature.
比較的外気温度が低い場合の暖房運転では、その外気と熱交換しなければならないために、冷媒の蒸発温度が低下し、それに伴って蒸発圧力(低圧)が低下する。そして、圧縮機11に吸入される冷媒の密度も低下する。その結果として、図3のラインAで示すように冷媒流量が外気温度とともに低下するのである。したがって、インジェクション回路を備えていない冷凍サイクルでは、圧縮機に吸入される冷媒の密度が低下することになるため、冷媒流量が減少することになり、圧縮比が大きくなろうとする。つまり、冷凍サイクルの能力が低下してしまうのである。
In the heating operation when the outside air temperature is relatively low, heat exchange with the outside air has to be performed, so that the evaporation temperature of the refrigerant decreases, and the evaporation pressure (low pressure) decreases accordingly. And the density of the refrigerant | coolant suck | inhaled by the
この実施の形態1に係る空気調和装置100のようにインジェクション回路を備えている冷凍サイクルでは、図3のラインBで示すように圧縮機11の圧縮過程で中間圧の冷媒(状態(g))をインジェクションして冷媒流量を増加(冷媒の密度を向上)させることができる。つまり、圧縮機11からの吐出温度を異常上昇させることなく、低外気であっても暖房能力を維持することができるのである。また、液配管1及びガス配管2に残留する異物を冷媒で押し流すときの効率や、液配管1及びガス配管2に残留する異物の量は、その異物と冷媒との間に働くせん断力に大きく影響される。このために、低外気であって、図3のラインAのような流量特性では、図4のラインAで示すように外気温度の低下に伴って、異物回収時間も長くなる。つまり、異物回収効率が低下する。
In the refrigeration cycle including the injection circuit as in the
そこで、この実施の形態1に係る空気調和装置100のようにインジェクション回路を備えている冷凍サイクルでは、図3のラインBで示すように圧縮機11の圧縮過程で中間圧の冷媒(状態(g))をインジェクションして冷媒流量を増加させることができるので、冷媒流量の低下を低減し、低外気であっても異物回収能力を維持することができるのである。したがって、図3及び図4からわかるように、この実施の形態1に係る空気調和装置100は、インジェクション回路を備えているために、低外気時であっても、インジェクション回路に冷媒を流通させることによって暖房能力を維持しつつ、異物回収能力も改善しているのである。
Therefore, in the refrigeration cycle including the injection circuit as in the
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図5に基づいて、空気調和装置200の回路構成について説明する。この空気調和装置200は、冷媒を循環させる冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用して、冷房運転及び暖房運転を行なうものである。なお、実施の形態2では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
Embodiment 2.
FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant circuit configuration of the air-
空気調和装置200の実施の形態1に係る空気調和装置100との相違点は、異物回収回路の設置位置である。この実施の形態2にかかる異物回収回路は、四方弁13とアキュムレータ18との間でガス配管2を分岐させたバイパス管30aを、四方弁13とアキュムレータ18との間のガス配管2に再接続することで構成されている。また、バイパス管30aには、2つの開閉弁(第2開閉弁である開閉弁32a及び第3開閉弁である開閉弁33a)と、その2つの開閉弁の間に異物分離器31aとが備えられている。さらに、バイパス管30aを分岐させた部分と再接続させた部分との間におけるガス配管2には、第4開閉弁である開閉弁24aを備えている。
The difference of the
異物回収回路をこのような配置としても、実施の形態1に係る空気調和装置100と同様な効果を得ることができる。したがって、実施の形態2に係る空気調和装置200は、インジェクション回路を設けることによって、圧縮機11から吐出する冷媒の温度を異常上昇させることなく、冷媒流量を増加(冷媒密度を向上)させることができ、低外気であっても暖房能力及び異物回収能力を維持することができる。
Even if the foreign substance recovery circuit is arranged as described above, the same effect as that of the air-
実施の形態1及び実施の形態2では、熱源側ユニット10及び負荷側ユニット50の双方をリプレースした場合を例に説明したが、これに限定するものではない。すなわち、熱源側ユニット10または負荷側ユニット50のうち少なくとも1つをリプレースする場合であっても同様の効果を得られる。なお、空気調和装置100及び空気調和装置200は、冷凍装置やルームエアコン、パッケージエアコン、冷蔵庫や、加湿器、調湿装置、ヒートポンプ給湯機等に適用することが可能である。
In the first and second embodiments, the case where both the heat
したがって、空気調和装置100及び空気調和装置200の適用される目的・用途に応じて使用する冷媒や、熱源側ユニット10の台数、負荷側ユニット50の台数を決定するとよい。また、制御手段40は、空気調和装置100及び空気調和装置200の全体を統括制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成するとよい。さらに、圧縮機11から吐出された冷媒の温度を検知する温度センサや、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力を検知する圧力センサ、冷媒熱交換器16で熱交換した後のインジェクション管20を流れる冷媒の温度を検知する温度センサ等を設置しておくとよい。
Therefore, it is preferable to determine the refrigerant to be used, the number of the heat
1 液配管、2 ガス配管、10 熱源側ユニット、11 圧縮機、12 油分離器、13 四方弁、14 熱源側熱交換器、15 熱源側絞り装置、16 冷媒熱交換器、17 毛細管、18 アキュムレータ、20 インジェクション管、21 バイパス用絞り装置、22 開閉弁、23 開閉弁(第1開閉弁)、24 開閉弁(第4開閉弁)、24a 開閉弁(第4開閉弁)、30 バイパス管、30a バイパス管、31 異物分離器、31a 異物分離器、32 開閉弁(第2開閉弁)、32a 開閉弁(第2開閉弁)、33 開閉弁(第3開閉弁)、33a 開閉弁(第3開閉弁)、40 制御手段、50 負荷側ユニット、51 負荷側絞り装置、52 負荷側熱交換器、100 空気調和装置、200 空気調和装置。 1 liquid piping, 2 gas piping, 10 heat source side unit, 11 compressor, 12 oil separator, 13 four-way valve, 14 heat source side heat exchanger, 15 heat source side expansion device, 16 refrigerant heat exchanger, 17 capillary tube, 18 accumulator , 20 Injection pipe, 21 Bypass throttling device, 22 On-off valve, 23 On-off valve (first on-off valve), 24 On-off valve (fourth on-off valve), 24a On-off valve (fourth on-off valve), 30 Bypass pipe, 30a Bypass pipe, 31 foreign matter separator, 31a foreign matter separator, 32 on-off valve (second on-off valve), 32a on-off valve (second on-off valve), 33 on-off valve (third on-off valve), 33a on-off valve (third on-off valve) Valve), 40 control means, 50 load side unit, 51 load side throttle device, 52 load side heat exchanger, 100 air conditioner, 200 air conditioner.
Claims (5)
圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第1開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、
前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管を分岐させ、該冷媒熱交換器と該負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第2の開閉弁、異物分離器及び第3の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、
前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第4の開閉弁とを設けた
ことを特徴とする空気調和装置。 A load-side unit composed of a load-side heat exchanger and a load-side expansion device;
An injection pipe comprising a compressor, a flow path switching valve, a refrigerant heat exchanger, a heat source side expansion device, and a heat source side exchanger, and having a refrigerant pipe branched between the refrigerant heat exchanger and the load side expansion device An air conditioner in which a bypass expansion device, the refrigerant heat exchanger, a first on-off valve, and a heat source side unit that forms an injection circuit in which the injection ports of the compressor are sequentially connected,
A bypass pipe branched from the refrigerant heat exchanger and the load side throttle device and reconnected to the refrigerant pipe between the refrigerant heat exchanger and the load side throttle device is a second pipe. An on-off valve, a foreign matter separator and a third on-off valve sequentially connected,
An air conditioner characterized in that a fourth on-off valve is provided in the refrigerant pipe between a portion branching to the bypass pipe and a portion reconnecting the bypass pipe.
圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第1開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、
前記流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管を分岐させ、該流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第2の開閉弁、異物分離器及び第3の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、
前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第4の開閉弁とを設けた
ことを特徴とする空気調和装置。 A load-side unit composed of a load-side heat exchanger and a load-side expansion device;
An injection pipe comprising a compressor, a flow path switching valve, a refrigerant heat exchanger, a heat source side expansion device, and a heat source side exchanger, and having a refrigerant pipe branched between the refrigerant heat exchanger and the load side expansion device An air conditioner in which a bypass expansion device, the refrigerant heat exchanger, a first on-off valve, and a heat source side unit that forms an injection circuit in which the injection ports of the compressor are sequentially connected,
A bypass pipe branched from the refrigerant switching pipe between the flow path switching valve and the compressor inlet and reconnected to the refrigerant pipe between the flow path switching valve and the compressor inlet; A foreign matter collecting circuit in which a second on-off valve, a foreign matter separator and a third on-off valve are sequentially connected;
An air conditioner characterized in that a fourth on-off valve is provided in the refrigerant pipe between a portion branching to the bypass pipe and a portion reconnecting the bypass pipe.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の空気調和装置。 The air conditioner according to claim 1 or 2, wherein an accumulator is provided between the flow path switching valve and the suction port of the compressor.
外気温度が所定の基準温度値よりも低い場合に、
前記第1開閉弁及び前記バイパス用絞り装置を開放状態に制御して前記インジェクション管に冷媒を導通させるとともに、
第2開閉弁及び第3開閉弁を開放状態に、第4開閉弁を閉止状態に制御して前記バイパス管に冷媒を導通させる制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気調和装置。 When replacing at least one of the load side unit or the heat source side unit,
When the outside air temperature is lower than the predetermined reference temperature value,
While controlling the first on-off valve and the bypass throttling device to an open state, the refrigerant is conducted to the injection pipe,
The control means for controlling the second on-off valve and the third on-off valve to be in an open state and the fourth on-off valve to be in a closed state to allow the refrigerant to flow through the bypass pipe. An air conditioner according to claim 1.
所定の時間経過後に、
第2開閉弁及び第3開閉弁を閉止状態に、第4開閉弁を開放状態に制御して前記バイパス管を前記冷媒配管から分離する
ことを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 The control means includes
After a predetermined time,
The air conditioner according to claim 4, wherein the second open / close valve and the third open / close valve are closed and the fourth open / close valve is controlled open to separate the bypass pipe from the refrigerant pipe.
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