JP2010078164A - Refrigeration and air conditioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多段圧縮機と、同多段圧縮機に中間圧の冷媒をインジェクションするインジェクション回路を備えた冷凍空調装置に関する。 The present invention relates to a multi-stage compressor and a refrigerating and air-conditioning apparatus provided with an injection circuit for injecting an intermediate pressure refrigerant into the multi-stage compressor.
従来の冷凍空調装置は、例えば図4で示すように、低段側圧縮機40aと高段側圧縮機40bとを直列に接続するとともに、室外熱交換器41と、中間冷却器42と、第一電磁開閉弁43と、第一膨張弁44と室内熱交換器45とを順次接続し、また、中間冷却器42と、低段側圧縮機40aと高段側圧縮機40bとの間には、インジェクション配管46を接続しており、室外熱交換器41と中間冷却器42との間から分岐し、中間冷却器42に接続されるバイパス路47には、第二電磁開閉弁48と第二膨張弁49が設けられている。更に、低段側圧縮機40aには、これと並列に逆止弁51を備えたバイパス路50が設けられ、高段側圧縮機40bには、これと並列に逆止弁53を備えたバイパス路52が設けられている。
For example, as shown in FIG. 4, the conventional refrigeration air conditioner connects a low-
低段側圧縮機40a及び高段側圧縮機40bで圧縮された高温高圧の冷媒は、室外熱交換器41に流入し、熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は中間冷却器42で冷却された後、第一膨張弁44で減圧され、室内熱交換器45に流入して熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は低段側圧縮機40aに還流するようになっている。また、中間冷却器42で冷却された冷媒は、インジェクション配管46を介して低段側圧縮機40aで圧縮された高温の冷媒と合流し、高段側圧縮機40bで圧縮された後、室外熱交換器41で凝縮し、凝縮した冷媒の一部はバイパス路47の第二膨張弁49により減圧されて、中間冷却器42で過冷却状態まで冷却されるようになっている。これにより、被冷却物を超低温度まで冷却することができるようになっている。
The high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the low-
被冷却物を比較的、高い温度範囲で冷却しようとすると、低段側圧縮機40a及び高段側圧縮機40bを同時に稼働している場合には、高段側圧縮機40bへの冷媒循環量が多い為、同高段側圧縮機40bへの負荷が高くなり、構成部品等に支障が発生する虞がある。そのような場合、バイパス路52の逆止弁53を開放し、同バイパス路52に冷媒を流して高段側圧縮機40bを迂回するようになっている。同様に、バイパス路50の逆止弁51を開放した場合には、低段側圧縮機40aを迂回して冷媒が流れるようになっている。
When the object to be cooled is to be cooled in a relatively high temperature range, if the low-
しかしながら、低段側圧縮機40a及び高段側圧縮機40bを同時に稼働させた場合、あるいは低段側圧縮機40a、高段側圧縮機40bのいずれかを稼働させた場合においても、圧縮機内部の構成部品を潤滑する潤滑油が冷媒回路内に流出してしまい、構成部品としての軸受等に焼付等の不具合が発生する虞があった。これを防ぐには、冷暖房運転を中止し、潤滑油回収運転等を行う必要があり、対応が求められていた。
本発明は、上記問題点に鑑み、各圧縮機が潤滑油不足を招くことなく冷暖房運転を継続することのできる冷凍空調装置を提供することを目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a refrigerating and air-conditioning apparatus in which each compressor can continue a cooling / heating operation without causing a shortage of lubricating oil.
本発明は、第一圧縮手段と、第二圧縮手段と、第三圧縮手段とを直列に連結した圧縮機構と、四方弁と、利用側熱交換器と、第一減圧手段と、熱源側熱交換器とを順次接続してなり、前記第一圧縮手段、前記第二圧縮手段及び前記第三圧縮手段に、夫々これと並列に、開閉手段を備えたバイパス路を設けてなる構成となっている。 The present invention includes a compression mechanism in which a first compression means, a second compression means, and a third compression means are connected in series, a four-way valve, a use side heat exchanger, a first pressure reduction means, and a heat source side heat. The first and second compression means, the third compression means and the third compression means are each provided in parallel with a bypass path provided with an opening / closing means. Yes.
また、前記第二圧縮手段の吸込側と、前記利用側熱交換器と前記第一減圧手段の間とを第二減圧手段を備えた第一インジェクション配管で接続するとともに、前記第一圧縮手段の吸込側と、前記第二減圧手段と前記第二圧縮手段の吸込側の間とを、第三減圧手段を備えた第二インジェクション配管で接続してなる構成となっている。 Further, the suction side of the second compression means, and the use side heat exchanger and the first pressure reduction means are connected by a first injection pipe provided with a second pressure reduction means, and the first compression means The suction side and the second pressure reducing means and the suction side of the second compression means are connected by a second injection pipe provided with a third pressure reducing means.
請求項1記載の発明によれば、複数の圧縮機に、夫々これと並列に、開閉手段を備えたバイパス路を設け、同バイパス路を適宜切換えることにより、圧縮機の潤滑油不足を招くことなく冷暖房運転を継続できるようになっている。また、圧縮機を適宜選択して稼働させることによりエネルギ効率の向上した運転を行えるようになっている。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of compressors are provided with bypass passages provided with opening / closing means in parallel with each of the compressors, and the bypass passages are switched as appropriate to cause a shortage of lubricating oil in the compressors. The air-conditioning operation can be continued. Moreover, the operation | movement which improved energy efficiency can be performed now by selecting and operating a compressor suitably.
請求項2記載の発明によれば、インジェクション配管が第二減圧手段を備えた第一インジェクション配管と、第二減圧手段の下流側から分岐され第三減圧手段を備えた第二インジェクション配管とからなることにより、直列に連結された各圧縮手段に夫々適切な圧力に調整されたインジェクション冷媒が供給されることとなり、圧縮機構からの吐出温度を高くすることなく、また、圧縮機構からの吐出冷媒量を増加させることができるようになっている。また、第一インジェクション配管と、同第一インジェクション配管から分岐した第二インジェクション配管とから冷媒がインジェクションされることにより、圧縮機1aの吸込口あるいは圧縮機1bの吸込口のどちらか一方にのみインジェクションした場合と比較し、吐出される冷媒の温度上昇を、より抑制できる一方、吐出冷媒量を増大させることができるようになっており、また、低圧側にインジェクションされる冷媒を高圧側から分岐させ、第二膨張弁で減圧された冷媒を第三膨張弁で減圧することにより、同第三膨張弁を小型化することができるようになっている。
According to invention of Claim 2, injection piping consists of 1st injection piping provided with the 2nd pressure reduction means, and 2nd injection piping which branched from the downstream of the 2nd pressure reduction means and was equipped with the 3rd pressure reduction means. As a result, the injection refrigerant adjusted to an appropriate pressure is supplied to each of the compression means connected in series, and without increasing the discharge temperature from the compression mechanism, the amount of refrigerant discharged from the compression mechanism Can be increased. Further, the refrigerant is injected from the first injection pipe and the second injection pipe branched from the first injection pipe, so that only one of the suction port of the
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.
図1は本発明による冷凍空調装置の第一実施例を示す冷媒回路図であり、図2はそのP−h線図であり、図3は第二実施例を示す冷媒回路図である。 FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a first embodiment of a refrigerating and air-conditioning apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a Ph diagram thereof, and FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram showing a second embodiment.
本発明による冷凍空調装置の第一実施例は、図1(A)で示すように、圧縮機構としての多段圧縮機1と、冷房運転及び暖房運転の切換を行う四方弁2と、利用側熱交換器としての室内熱交換器3と、減圧手段としての第一膨張弁4と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器5とを順次接続して冷媒回路を構成している。
As shown in FIG. 1A, a first embodiment of a refrigeration air conditioner according to the present invention includes a multistage compressor 1 as a compression mechanism, a four-way valve 2 for switching between cooling operation and heating operation, and use side heat. An
圧縮機構としての多段圧縮機1は、圧縮手段としての第一圧縮機1aと第二圧縮機1bと第三圧縮機1cとを直列に連結して構成され、第一圧縮機1aの吐出側と第二圧縮機1bの吸込側は連結管1dにより連結され、第二圧縮機1bの吐出側と第三圧縮機1cの吸込側は連結管1eにより夫々連結されている。第一圧縮機1aで圧縮された冷媒を連結管1dにより第二圧縮機1bに流入させて圧縮し、更に連結管1eにより第三圧縮機1cに流入させて、より高圧となるよう圧縮することにより、圧縮差圧の大きい単段圧縮機を用いることなく、必要な圧縮差圧を得ることができるようになっており、これにより、広い外気温度範囲に対応して運転を行うことができるとともに、吐出温度を上昇させることなく冷媒を圧縮することができるようになっており、また、暖房能力及び冷房能力を向上させることができるようになっている。尚、この実施例では、圧縮機構の圧縮手段として第一圧縮機1a、第二圧縮機1b及び第三圧縮機1cを用いて説明しているが、圧縮手段としては、これに限定されるものでなく、単一の圧縮機に内蔵される、第一圧縮室、第二圧縮室及び第三圧縮室で構成しても良い。また、必要に応じて能力の異なる圧縮機を組み合わせてもよい。
A multistage compressor 1 as a compression mechanism is configured by connecting a
室内熱交換器3と第一膨張弁4の間からは、第一電磁開閉弁12を備えた暖房時用インジェクション配管6が分岐され、第一膨張弁4と室外熱交換器5との間からは、第二電磁開閉弁13を備えた冷房時用インジェクション配管7が分岐されており、これらは合流して、第二圧縮機1bと第三圧縮機1cとを結ぶ連結管1eに至る第二膨張弁10を備えた、第一インジェクション配管8に接続されている。また、同第一インジェクション配管8の第二膨張弁10下流側からは、第一圧縮機1aと第二圧縮機1bとを結ぶ連結管1dに接続される第三膨張弁11を備えた第二インジェクション配管9が分岐されている。
From between the
また、多段圧縮機1にバイパス路を夫々追加して、各圧縮機の個別運転を可能としている。第一圧縮機1aには、これと並列に第三電磁開閉弁17を備えた第一バイパス路14が設けられ、第二圧縮機1bには、これと並列に第四電磁開閉弁18を備え、第一バイパス路14と連結された第二バイパス路15が設けられ、また、第三圧縮機1cには、これと並列に第五電磁開閉弁19を備え、第二バイパス路15と連結された第三バイパス路16が設けられている。また、第一圧縮機1aから第三圧縮機1cまで最大圧縮容量が異なるようになっている。
Moreover, a bypass path is added to the multistage compressor 1 to enable individual operation of each compressor. The
次に、暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。第一圧縮機1aと第二圧縮機1bと第三圧縮機1cは全て稼働され、また、図1(B)に示すように、第一電磁開閉弁12は開放状態となるが、第二電磁開閉弁13は閉鎖状態となる。
Next, the flow of the refrigerant during the heating operation will be described. The
多段圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は、実線の矢印で示すように、四方弁2を介して室内熱交換器3に流入し、同室内熱交換器3で、周囲を流れる空気と熱交換して熱を放出し凝縮する。放出された熱で加熱された空気は図示しない送風ファンにより送出されて室内を暖房するようになっている。室内熱交換器3で凝縮した冷媒は続いて第一膨張弁4で減圧されて低温低圧となり室外熱交換器5に流入し、周囲の熱を吸収して蒸発し、蒸発した冷媒は多段圧縮機1に還流するようになっている。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the multistage compressor 1 flows into the
また、室内熱交換器3から流出した冷媒の一部は、第一電磁開閉弁12が開放されていることにより暖房時用インジェクション配管6に流入し、第二膨張弁10で減圧され温度が低下した後、第一インジェクション配管8により連結管1eにインジェクションされるようになっている。また、第二膨張弁10で減圧された冷媒の一部は、第二インジェクション配管9に分岐し、第三膨張弁11により更に減圧されて低温となり、連結管1dにインジェクションされるようになっている。連結管1eにインジェクションされた冷媒は、第二圧縮機1bから吐出された冷媒と合流し、連結管1dにインジェクションされた冷媒は、第一圧縮機1aから吐出された冷媒と合流して、夫々混合することにより冷媒温度を低下させ、次段の圧縮機で圧縮された後、吐出されることにより第二圧縮機1bと第三圧縮機1cからの冷媒吐出量を増大させることができるようになっている。これにより多段圧縮機1から吐出される冷媒温度の上昇を防止しながら、吐出冷媒量を増大させることができるようになっている。
Further, a part of the refrigerant flowing out of the
上記した暖房運転時の冷媒の流れを図2のP−h線図を用いて説明する。P−h線図の横軸は比エンタルピであり、縦軸は圧力である。また、インジェクション回路には気液分離器が用いられるのが通常であるので、図1の冷媒回路において、第一インジェクション配管8からの第二インジェクション配管9の分岐点には、図示はしていないが第一気液分離器が設けられ、第二インジェクション配管9の第三膨張弁11の下流側にも図示しない第二気液分離器が設けられているものとする。また、同第二気液分離器で分離された液冷媒は図示しない膨張弁により減圧され、室外熱交換器5の上流側に接続されるものとする。
The refrigerant flow during the heating operation described above will be described with reference to the Ph diagram of FIG. The horizontal axis of the Ph diagram is specific enthalpy and the vertical axis is pressure. Further, since a gas-liquid separator is usually used for the injection circuit, the branching point of the
第一圧縮機1aに流入した低温低圧のガス冷媒は、状態Aから状態Bまで圧縮された後、後述する第二インジェクション配管9を介して連結管1dにインジェクションされる状態Nで示すインジェクション冷媒と混合され、温度が低下し状態Cになる。温度が低下した冷媒は、第二圧縮機1bにより更に圧縮され状態Dに移行した後、後述する第一インジェクション配管8を介して連結管1eにインジェクションされる、状態Nのインジェクション冷媒よりも高圧の状態Pのインジェクション冷媒と混合し、温度が低下して状態Eとなって第三圧縮機1cに吸入されるようになっている。
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant that has flowed into the
冷媒は、第三圧縮機1cに流入して更に圧縮された後、状態Fとなり室内熱交換器3に流入し、熱を放出して凝縮することにより圧力一定でエンタルピーが減少し、液相冷媒の状態Gに移行するようになっている。状態Gに移行した液相冷媒は第一膨張弁4で減圧されて低温低圧となり状態Iに移行し、室外熱交換器5で周囲の熱を吸収して蒸発しガス冷媒となった状態Aで、第一圧縮機1aに還流するようになっている。また、室内熱交換器3で凝縮し、状態Gに移行した冷媒の一部は、暖房時用インジェクション配管6へ流入し、第二膨張弁10で減圧され状態Hとなった後、第一気液分離器でガス冷媒と液冷媒とに分離され、分離され状態Pとなったガス冷媒は連結管1eにインジェクションされ、分離され状態Jとなった液冷媒は、第二インジェクション配管9に流入するようになっている。
After the refrigerant flows into the third compressor 1c and is further compressed, the refrigerant enters the state F, flows into the
第二インジェクション配管9に流入した冷媒は第三膨張弁11により実線J→Kで示すように減圧され、第二気液分離器によりガス冷媒と液冷媒とに分離されるようになっている。分離され状態Nとなったガス冷媒は連結管1dにインジェクションされ、分離され状態Lとなった液冷媒は、図示しない膨張弁により状態Mまで減圧され、第一膨張弁4と室外熱交換器5との間を流れる冷媒と合流するようになっている。
The refrigerant flowing into the
第一インジェクション配管8と、同第一インジェクション配管8から分岐した第二インジェクション配管9とから多段圧縮機1に冷媒がインジェクションされることにより、どちらか一方にのみインジェクションした場合と比較し、多段圧縮機1から吐出される冷媒の温度上昇を、より抑制できる一方、吐出冷媒量を増大させることができるようになっている。また、低圧側にインジェクションされる冷媒を高圧側から分岐させ、第二膨張弁10で減圧された冷媒を第三膨張弁11で減圧することにより、第三膨張弁11を小型化することができるようになっている。
The refrigerant is injected into the multistage compressor 1 from the
また、第二膨張弁10で減圧され、中間圧となった冷媒が第一インジェクション配管8により、第二圧縮機1bと第三圧縮機1cを繋ぐ連結管1eにインジェクションされる一方、第二膨張弁10で減圧された冷媒の一部が第二インジェクション配管9に分岐し、第三膨張弁11により更に減圧されて低圧となり、第一圧縮機1aと第二圧縮機1bとを繋ぐ連結管1dにインジェクションされることにより、夫々、適正な圧力に調整された冷媒が多段圧縮機1にインジェクションされることとなり、多段圧縮機1での圧縮工程に支障を生じさせることなく、円滑な運転を行えるようになっている。
In addition, the refrigerant that has been decompressed by the
次に、冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。四方弁2は点線側に切換えられ、図1(B)に示すように、第一電磁開閉弁12は閉鎖状態となるが、第二電磁開閉弁13は開放状態となる。
Next, the flow of the refrigerant during the cooling operation will be described. The four-way valve 2 is switched to the dotted line side, and as shown in FIG. 1 (B), the first electromagnetic on-off
多段圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は、破線の矢印で示すように、四方弁2を介して室外熱交換器5に流入し、熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は続いて膨張弁4で減圧されて低温低圧となり室内熱交換器3で蒸発し、多段圧縮機1に還流するようになっている。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the multistage compressor 1 flows into the
また、室外熱交換器5から流出した冷媒は、第二電磁開閉弁13が開放される一方、第一電磁開閉弁12が閉鎖されていることにより冷房時用インジェクション配管7を介して第一インジェクション配管8に流入し、第二膨張弁10で減圧された後、連結管1eにインジェクションされるようになっている。また、第二膨張弁10で減圧された冷媒の一部は、第二インジェクション配管9に流入し、第三膨張弁11により更に減圧されて低圧となり、連結管1dにインジェクションされるようになっている。
The refrigerant flowing out of the
冷房運転においても、第一インジェクション配管8と第二インジェクション配管9からインジェクションされた冷媒と、第一圧縮機1a及び第二圧縮機1bで圧縮された冷媒とが合流して、多段圧縮機1からの吐出冷媒の温度上昇を防止する一方、吐出冷媒量を増大させることができるようになっている。
Also in the cooling operation, the refrigerant injected from the
図3(B)に示すように、第一圧縮機1aから第三圧縮機1cまで全て稼働させる場合は、第三電磁開閉弁17、第四電磁開閉弁18及び第五電磁開閉弁19は全て閉鎖されるようになっており、冷暖房運転における冷媒の流れは、第一実施例と同様となる。第一圧縮機1aから第三圧縮機1cまで全て稼働させ、また、インジェクション運転を行うことにより、暖房運転においては、例えば、外気温が−10°C以下に低下するような寒冷地においても充分な暖房能力が得られるようになっている。
As shown in FIG. 3B, when all of the
気候が温暖な春先等においては、上記したバイパス路を組み合わせて用いることにより、エネルギ消費を節約しながら効率的な運転を行えるようになっている。図3(B)に示すように、最も低圧側の第一圧縮機1aを運転し、第二圧縮機1b及び第三圧縮機1cを停止させて冷暖房運転を行う場合は、第三電磁開閉弁17は閉鎖されるが、第四電磁開閉弁18及び第五電磁開閉弁19は開放されるようになっている。四方弁2から多段圧縮機1に還流した冷媒は、第一圧縮機1aで圧縮された後、第二圧縮機1bと第三圧縮機1cが停止され、また、第四電磁開閉弁18及び第五電磁開閉弁19が開放されていることにより、第二バイパス路15及び第三バイパス路16を介して多段圧縮機1から吐出されるようになっている。また、第一電磁開閉弁12及び第二電磁開閉弁13は閉鎖されてインジェクション運転は行われないようになっている。これにより、気候に合わせてエネルギ消費を最小限とした暖房運転あるいは冷房運転を行えるようになっている。
In early spring when the climate is warm, the above-mentioned bypass path is used in combination so that efficient operation can be performed while saving energy consumption. As shown in FIG. 3 (B), when the
更に、第二圧縮機1bを運転し、第一圧縮機1a及び第三圧縮機1cを停止させる場合は、図3(B)に示すように、第三電磁開閉弁17及び第五電磁開閉弁19は開放されるが、第四電磁開閉弁18は閉鎖されるようになっている。四方弁2から多段圧縮機1に還流した冷媒は、第一圧縮機1aが停止され、第三電磁開閉弁17が開放されていることにより、第一バイパス路14を介して第二圧縮機1bに流入し、圧縮された後、第三圧縮機1cが停止され、第五電磁開閉弁19が開放されていることにより第三バイパス路16を介して多段圧縮機1から吐出されるようになっている。同様にして、最も高圧側の第三圧縮機1cのみを運転させる場合は、第三電磁開閉弁17及び第四電磁開閉弁18は開放されるが、第五電磁開閉弁19は閉鎖されるようになっており、四方弁2から多段圧縮機1に還流した冷媒は、第一バイパス路14及び第二バイパス路15を介して第三圧縮機1cで圧縮された後、吐出されるようになっている。尚、第一圧縮機1a、第二圧縮機1bを夫々圧縮比の異なる圧縮機とし、これらを個別に運転させることにより、外気温に応じて、最もエネルギ効率の良い運転を選定することができるようにしても良い。
Furthermore, when operating the
また、任意の圧縮機を2台、稼働させることもできるようになっている。図1(B)に示すように、第一圧縮機1a及び第二圧縮機1bを稼働し、第三圧縮機1cを停止させる場合は、第三電磁開閉弁17と第四電磁開閉弁18は閉鎖されるが、第五電磁開閉弁19は開放されるようになっている。四方弁2から多段圧縮機1に還流した冷媒は、第一圧縮機1a及び第二圧縮機1bで圧縮された後、第三圧縮機1cが停止され、第四電磁開閉弁18が開放されていることにより、第三バイパス路16を介して多段圧縮機1から吐出されるようになっている。
In addition, two arbitrary compressors can be operated. As shown in FIG. 1B, when the
第二圧縮機1b及び第三圧縮機1cを稼働させ、第一圧縮機1aを停止させる場合は、、第三電磁開閉弁17は開放されるが、第四電磁開閉弁18及び第五電磁開閉弁19は閉鎖されるようになっている。四方弁2から多段圧縮機1に還流した冷媒は、第一圧縮機1aが停止され、第三電磁開閉弁17は開放されていることにより、第一バイパス路14を介して第二圧縮機1bに流入し、同第二圧縮機1bで圧縮された後、続いて第三圧縮機1cで圧縮されて更に高温高圧となり、多段圧縮機1から吐出されるようになっている。また、第一圧縮機1a及び第三圧縮機1cを稼働させ、第二圧縮機1bを停止させる場合は、第四電磁開閉弁18は開放されるが、第三電磁開閉弁17及び第五電磁開閉弁19は閉鎖されるようになっている。四方弁2から多段圧縮機1に還流した冷媒は、第一圧縮機1aで圧縮された後、第二圧縮機1bが停止され、第四電磁開閉弁18は開放されていることにより、第二バイパス路15を介して第三圧縮機1cに流入し、圧縮されて更に高温高圧となり、多段圧縮機1から吐出されるようになっている。
When the
上記したように、第一圧縮機1a、第二圧縮機1b、第三圧縮機1cの稼働、停止の運転状態を外気温の状況あるいは室内温の状況に応じて行うとともに、これに対応して第一バイパス路14、第二バイパス路15、第三バイパス路16の流路の開閉を行うことにより、多段圧縮機の出力を最小出力から最大出力まで多様に変化させることができ、これにより暖房運転においては、厳寒時から比較的温暖な季節まで、エネルギ消費効率を向上させながら、成績係数(COP)の向上した運転を行えるようになっている。
As described above, the operation state of the
次に、各圧縮機での潤滑油保持効果について説明する。第一圧縮機1a、第二圧縮機1b及び第三圧縮機1cでは内部に潤滑油が貯留され、貯留された潤滑油は圧縮機内部の摺動部、駆動機構に適宜供給されるようになっている。しかしながら、冷媒が圧縮され各圧縮機から吐出されると、少量の潤滑油は冷媒に含有された状態で冷媒回路に流出してしまい、潤滑油の戻りが吹充分であると潤滑油不足を招くこととなる。潤滑油不足が生じると、摺動部に焼きつき等が発生し、運転に支障が生じることとなる。
Next, the lubricating oil retention effect in each compressor will be described. In the
第一圧縮機1a及び第二圧縮機1bを運転し、第三圧縮機1cを停止した場合には、第一圧縮機1a及び第二圧縮機1bから、冷媒と混在して潤滑油が冷媒回路に流出してしまい、これらの圧縮機に潤滑油が不足する虞があるが、その際、第三電磁開閉弁17を開放する一方、第四電磁開閉弁18及び第五電磁開閉弁19を閉鎖し、第二圧縮機1b及び第三圧縮機1cの運転に切換えることにより、第一バイパス路14を介して潤滑油が冷媒回路から第二圧縮機1b及び第三圧縮機1cに供給されることとなり、これら各圧縮機での潤滑油不足を防止することができるようになっており、また、第一圧縮機1aでの運転に切換えた場合には、同第一圧縮機1aのみに戻る潤滑油により潤滑油不足を防止することができるようになっている。同様にして、図1(B)に示すように種々運転を切換えることにより、各圧縮機での潤滑油不足発生を回避しながら、冷暖房運転を継続することができるようになっている。
When the
また、冷房運転の際、第一圧縮機1aを単独運転し、吐出された高温高圧の冷媒を第二バイパス路15及び第三バイパス路16を介して室内熱交換器3に流入させることにより、これらバイパス路の放熱量と室内熱交換器3での放熱量とが加算され、凝縮量が増大することにより室外熱交換器5での蒸発量が増大し、冷房運転での効果が期待できるようになっている。また、暖房運転の際、第三圧縮機1cを単独運転させることにより、第一バイパス路14及び第二バイパス路15で吸熱が行われ、第三圧縮機1cに流入する冷媒の吸熱量が増大することにより、室内熱交換器3での放熱量が増大し、暖房運転での効果が期待できるようになっている。
Further, during the cooling operation, the
次に、第二実施例について説明する。尚、第一実施例と共通する構成については同一名称、同一番号を付与して説明する。第二実施例は図3(A)で示すように、第一圧縮機1aと第二圧縮機1bと第三圧縮機1cとを直列に連結するとともに、第一実施例で説明した第一バイパス路14、第二バイパス路15、第三バイパス路16を備えた多段圧縮機1と、冷暖房運転の切換を行う四方弁2と、室内熱交換器3と、第四膨張弁20と、第五膨張弁21と、室外熱交換器5とを順次接続してメイン回路を構成するとともに、第四膨張弁20に平行して、第六電磁開閉弁23を備えた第四バイパス路22を設け、第五膨張弁21に平行して、第七電磁開閉弁25を備えた第五バイパス路24を設けている。
Next, a second embodiment will be described. In addition, about the structure which is common in 1st Example, the same name and the same number are provided and demonstrated. In the second embodiment, as shown in FIG. 3A, the
室内熱交換器3と第四膨張弁20の間からは、第八電磁開閉弁28と、第一実施例での第三膨張弁10とを備えた、暖房運転時インジェクション用の配管26が分岐され、同配管26は、第二圧縮機1bと第三圧縮機1cとを結ぶ連結管1eに接続される第一インジェクション配管8と、第一圧縮機1aと第二圧縮機1bとを結ぶ連結管1dに接続され、第三膨張弁11を備えた第二インジェクション配管9とに分岐されている。また、配管26と、第四膨張弁20と第五膨張弁21とを結ぶ配管と、四方弁2から多段圧縮機1に還流する戻り配管30との間に、これらの配管を流れる冷媒間で熱交換を行う多重菅式冷媒間熱交換器31を設けている。また、第四膨張弁20と多重菅式冷媒間熱交換器31の間からは、第九電磁開閉弁29を備え、第八電磁開閉弁28と第三膨張弁10との間に接続される、冷房運転時インジェクション用の配管27が分岐されている。
From between the
次に、暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。図3(B)に示すように、第六電磁開閉弁23及び第八電磁開閉弁28は開放状態となるが、第七電磁開閉弁25及び第九電磁開閉弁29は閉鎖状態となる。また、多段圧縮機1を構成する第一圧縮機1a、第二圧縮機1b、第三圧縮機1cは全て運転されるものとする。
Next, the flow of the refrigerant during the heating operation will be described. As shown in FIG. 3B, the sixth electromagnetic on-off
多段圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は、実線の矢印で示すように、四方弁2を介して室内熱交換器3に流入し、同室内熱交換器3で熱を放出して凝縮する。放出された熱は図示しない送風ファンにより送出されて室内を暖房するようになっている。室内熱交換器3で凝縮した冷媒は続いて、第六電磁開閉弁23が開放されていることにより、流路抵抗の少ない第四バイパス路22を経由し、多重菅式冷媒間熱交換器31に流入して、同多重菅式冷媒間熱交換器31を流れる過程で、配管26と戻り配管30を流れる低温の冷媒と熱交換して冷却されるようになっている。冷却された冷媒は第七電磁開閉弁25が閉鎖されていることにより第五膨張弁21を通過し、同第五膨張弁21で減圧されて、更に低温低圧の過冷却状態の冷媒となって室外熱交換器5に流入するようになっており、同室外熱交換器5で周囲の熱を吸収して蒸発したガス状態の冷媒は四方弁2を介して多段圧縮機1に還流するようになっている。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the multistage compressor 1 flows into the
多重菅熱交換器31では、室内熱交換器3から流出し第五膨張弁21を経て室外熱交換器5に流入する冷媒を、配管26に流入し第三膨張弁10により減圧されて低温低圧となった冷媒と、室外熱交換器5から四方弁2を経て多段圧縮機1に還流する戻り配管30を流れる低温低圧の冷媒とで熱交換することにより、効率的に冷却して過冷却状態の冷媒とすることができるようになっている。
In the
また、室内熱交換器3から流出した凝縮冷媒の一部は、第八電磁開閉弁28が開放されていることにより配管26に流入し、第三膨張弁10で減圧されて低温低圧となった後、多重菅式冷媒間熱交換器31でメイン回路を流れる冷媒を冷却することにより、温度が上昇して中間圧の冷媒となり、第一インジェクション配管8により、第二圧縮機1bと第三圧縮機1cとを繋ぐ連結管1eにインジェクションされるようになっている。また、第三膨張弁10で減圧された冷媒の一部は、第二インジェクション配管9に分岐し、第四膨張弁11により更に減圧されて、第一インジェクション配管8を流れる冷媒より低圧となり、第一圧縮機1aと第二圧縮機1bとを繋ぐ連結管1dにインジェクションされるようになっている。
In addition, a part of the condensed refrigerant flowing out of the
第一実施例で説明したように、第一インジェクション配管8と第二インジェクション配管9とから多段圧縮機1に冷媒をインジェクションすることにより、多段圧縮機1から吐出される高温高圧の冷媒量が増大し、これに伴い室内熱交換器3での冷媒凝縮量が増大することにより暖房能力が大きく強化されるようになっている。
As described in the first embodiment, the amount of high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the multistage compressor 1 is increased by injecting refrigerant from the
次に、冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。四方弁2は点線側に切換えられ、図3(B)に示すように、第七電磁開閉弁25及び第九電磁開閉弁29は開放状態となるが、第六電磁開閉弁23及び第八電磁開閉弁28は閉鎖状態となる。
Next, the flow of the refrigerant during the cooling operation will be described. The four-way valve 2 is switched to the dotted line side, and as shown in FIG. 3B, the seventh electromagnetic on-off
多段圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は、破線の矢印で示すように、四方弁2を介して室外熱交換器5に流入し、熱を放出して凝縮する。凝縮した冷媒は、第七電磁開閉弁25が開放されていることにより、流路抵抗の少ない第五バイパス路24を経由し、多重菅式冷媒間熱交換器31で、配管26と戻り配管30を流れる低温の冷媒と熱交換して冷却され、冷却された冷媒は第六電磁開閉弁23が閉鎖されていることにより第四膨張弁20で減圧されて室内熱交換器3に流入するようになっている。同室内熱交換器3で周囲の熱を吸収して蒸発したガス状態の冷媒は四方弁2を介して多段圧縮機1に還流するようになっている。また、室内熱交換器3の周囲を流れる冷却された空気は、図示しない送風ファンにより室内に送出されて冷房運転が行われるようになっている。
The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the multistage compressor 1 flows into the
また、多重菅式冷媒間熱交換器31から流出したメイン回路の冷媒は、第九電磁開閉弁29が開放される一方、第八電磁開閉弁28が閉鎖されていることにより、配管27を介して配管26に流入し、第二膨張弁10で減圧されて低温低圧となった後、多重菅式冷媒間熱交換器31で熱交換して温度が上昇した中間圧の冷媒となって、第一インジェクション配管8により連結管1eにインジェクションされるようになっている。また、第三膨張弁10で減圧された冷媒の一部は、第二インジェクション配管9に流入し、第四膨張弁11により更に減圧されて低圧となり、連結管1dにインジェクションされるようになっている。
In addition, the refrigerant in the main circuit that has flowed out of the multiple saddle-type
上記したように、第二実施例においては暖房運転において、多重菅式冷媒間熱交換器31でメイン回路を流れる冷媒を冷却させ、過冷却状態となった冷媒を室外熱交換器5で吸熱させることにより、単位流量当たりの蒸発エンタルピが増加し、室外熱交換器5での吸熱量が増大するようになっている。これに伴い、室内熱交換器3での凝縮量と放熱量とが増大して、暖房能力をより強化できるようになっている。また、冷媒間での熱交換を多重菅式冷媒間熱交換器31で一括して行うことにより、冷媒間での熱交換効率を向上させながら冷媒回路の簡素化も行えるようになっている。尚、外気温に応じて多段圧縮機1に備えられた複数のバイパス路を切換えることにより、第一実施例で説明したように、エネルギ消費を節約した効率的な運転と、各圧縮機での潤滑油不足を招くことなく、冷暖房運転を継続することができるようになっている。
As described above, in the second embodiment, in the heating operation, the refrigerant flowing through the main circuit is cooled by the multi-heated
1 多段圧縮機
1a 第一圧縮機
1b 第二圧縮機
1c 第三圧縮機
1d 連結管
1e 連結管
2 四方弁
3 室内熱交換器
4 第一膨張弁
5 室外熱交換器
6 暖房時用インジェクション配管
7 冷房時用インジェクション配管
8 第一インジェクション配管
9 第二インジェクション配管
10 第二膨張弁
11 第三膨張弁
12 第一電磁開閉弁
13 第二電磁開閉弁
14 第一バイパス路
15 第二バイパス路
16 第三バイパス路
17 第三電磁開閉弁
18 第四電磁開閉弁
19 第五電磁開閉弁
20 第四膨張弁
21 第五膨張弁
22 第四バイパス路
23 第六電磁開閉弁
24 第五バイパス路
25 第七電磁開閉弁
26 配管
27 配管
28 第八電磁開閉弁
29 第九電磁開閉弁
30 戻り配管
31 多重菅式冷媒間熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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2008
- 2008-09-24 JP JP2008243555A patent/JP2010078164A/en active Pending
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