JP2011133132A - 冷凍装置 - Google Patents

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潤一 寺木
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    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001Ejectors not being used as compression device
    • F25B2341/0012Ejectors with the cooled primary flow at high pressure

Abstract

【課題】冷媒によって制御装置を冷却するように構成された冷凍装置において、冷房運転時には能力低下を防止し且つ暖房運転時には能力向上を図れるような構成を、ポンプ等を用いることなく簡単且つ低コストな構成で実現する。
【解決手段】圧縮機(13)の吐出側に設けられていて、該圧縮機(13)から吐出される冷媒の流速を増大させる流速増大部(31)を有し且つ該流速増大部(31)に制御装置(4)を冷却した後の冷媒が流入するように構成されたエジェクタ部(30)を備えた構成とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、圧縮機を駆動制御するための制御装置を冷媒によって冷却するように構成された冷凍装置に関するものである。
従来より、圧縮機を駆動制御するためのインバータ回路などの制御装置を、冷媒回路内の冷媒によって冷却するように構成された冷凍装置が知られている。例えば、特許文献1には、膨張弁の上下流側に両端が接続された冷媒配管内を流れる冷媒によって制御装置を冷却する構成が開示されている。また、特許文献2には、冷房運転時に膨張弁の上流側に流れる冷媒によって制御装置を冷却する構成が開示されている。
このような構成では、冷房運転時には、液冷媒を用いて制御装置を冷却した後、該制御装置の熱を回収した冷媒が蒸発器側へ流れるため、該制御装置の発熱分だけ冷房能力が低下することになる。また、暖房運転状態のときには、制御装置の発熱分が冷媒の熱量にプラスされることになるものの、その分、冷媒の吸熱能力を低下させることになるため、暖房能力をほとんど向上することができない。
これに対し、特許文献3に開示されるように、制御装置を冷却した後の冷媒を、ポンプを用いて圧縮機の吐出側に戻す構成が考えられている。このような構成にすることで、冷房運転時には制御装置の冷却に用いた冷媒が蒸発器側に流れないので、冷房運転時の能力低下を防止することができる。また、暖房運転時にもガス冷媒に直接、制御装置の熱を与えることができるので、該制御装置の発熱分だけ暖房能力を向上することができる。
特開昭62−69066号公報 特開2008−121985号公報 特許第3591304号公報
ところで、上述のように、制御装置を冷却した後の冷媒をポンプによって戻す構成では、ポンプを設ける分、製造コストが増大するとともに、該ポンプの駆動エネルギーも必要になる。そうすると、装置全体のコストアップにつながるとともに、装置の運転効率も期待されるほどの向上は見込めない。しかも、ポンプが増える分、メンテナンスが必要になるとともに、構造が複雑になって、装置全体の信頼性の低下を招くおそれがある。
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、冷媒によって制御装置を冷却するように構成された冷凍装置において、冷房運転時には能力低下を防止し且つ暖房運転時には能力向上を図れるような構成を、ポンプ等を用いることなく簡単且つ低コストな構成で実現することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る冷凍装置(1)では、制御装置(4)を冷却した後の冷媒を、エジェクタ機構(30)を用いて圧縮機(13)の吐出側に戻すようにした。
具体的には、第1の発明では、制御装置(4)によって駆動制御される圧縮機(13)、熱源側熱交換器(14)、利用側熱交換器(17)及び膨張機構(15)を冷媒配管(3)によって接続してなる冷媒回路(2)を備え、該冷媒回路(2)内の冷媒によって上記制御装置(4)を冷却するように構成された冷凍装置を対象とする。
そして、上記圧縮機(13)の吐出側に設けられていて、該圧縮機(13)から吐出される冷媒の流速を増大させるための流速増大部(31)と、該流速増大部(31)に上記制御装置(4)を冷却した後の冷媒を流入させるための接続部(32)と、を有するエジェクタ機構(30)を備えているものとする。
以上の構成により、ポンプなどを用いることなく、制御装置(4)を冷却した後の冷媒を圧縮機(13)の吐出側に戻すことができる。すなわち、圧縮機(13)の吐出側に、該圧縮機(13)から吐出された冷媒の流速を増大させる流速増大部(31)を有するエジェクタ機構(30)を設けることで、該流速増大部(31)での吐出冷媒の圧力を低下させることができる。これにより、エジェクタ機構(30)の接続部(32)を介して、流速増大部(31)に、上記制御装置(4)を冷却した後の冷媒を流入させることが可能になり、該冷媒を圧縮機(13)の吐出側に戻すことができる。
また、上述のように、制御装置(4)を冷却した後の冷媒を圧縮機(13)の吐出側に戻すことで、冷房運転時には、該制御装置(4)の熱を吸収した冷媒が蒸発器側に流れないので、冷房時の運転効率の低下を防止できる。一方、暖房運転時には、上記制御装置(4)の熱を吸収した冷媒が圧縮機(13)の吐出側に戻るため、その分、暖房能力の向上を図れる。
したがって、上述の構成により、制御装置(4)を冷却した後の冷媒を圧縮機(13)の吐出側に戻す際のポンプなどの機器を不要にしつつ、装置の運転効率の向上を図れる。よって、上述の構成により、装置全体としてコスト低減を図りつつ、装置全体の効率向上を図ることができる。
上記第1の発明において、上記エジェクタ機構(30)は、上記圧縮機(13)の吐出側の配管(13a)に設けられているものとする(第2の発明)。これにより、制御装置(4)を冷却した後の冷媒を、圧縮機(13)の吐出側により確実に戻すことができる。
上記第1または第2の発明において、流入側が上記冷媒回路(2)に接続されるとともに、流出側が上記圧縮機(13)の吐出側に接続されていて、内部を流れる冷媒によって上記制御装置(4)を冷却するように構成された冷却回路(20)をさらに備えており、上記冷媒回路(2)は、冷房運転状態と暖房運転状態とで冷媒の流れ方向を切り換えるように構成された流路切換機構(16)を備えていて、上記冷却回路(20)は、その流入側が、上記冷媒回路(2)における上記膨張機構(15)の上流側及び下流側にそれぞれ接続される2つの流入路(25,26)によって構成されているものとする(第3の発明)。
これにより、制御装置(4)を冷却するための冷却回路(20)は、冷媒回路(2)を構成する冷媒配管(3)とは別の冷媒配管(21)を用いることができる。したがって、冷却回路(20)内の冷媒配管(21)を、冷媒回路(2)の冷媒配管(3)に比べて細くすることができる。よって、冷却回路(20)の小型化を図れる。
また、上述の構成により、上記冷媒回路(2)の運転状態が切り替わって冷媒の流れ方向が変わった場合でも、該冷媒回路(2)内の高圧冷媒を冷却回路(20)内に流して制御装置(4)を冷却することができる。すなわち、上記冷却回路(20)はその流入側が、冷媒回路(2)の膨張機構(15)の上下流側にそれぞれ接続される2つの流入路(25,26)によって構成されているため、上記冷却回路(20)には、該膨張機構(15)の上流側(高圧側)の冷媒が流入路(25,26)を介して常に流入することになる。これにより、冷却回路(20)内に温度の低い低圧冷媒が流入するのを防止でき、該冷却回路(20)で結露が発生するのを防止できる。
上記第3の発明において、上記流入路(25,26)には、それぞれ、上記冷媒回路(2)から上記冷却回路(20)への冷媒の流れのみを許容する流れ規制機構(27,28)が設けられているものとする(第4の発明)。
こうすることで、流入路(25,26)に設けた流れ規制機構(27,28)によって、冷媒回路(2)の膨張機構(15)の上下流側にそれぞれ接続される2つの流入路(25,26)から該冷媒回路(2)側へ冷媒が逆流するのを防止できる。したがって、上記流入路(25,26)を介して冷却回路(20)内に冷媒をより確実に流入させることができ、該冷却回路(20)で制御装置(4)をより確実に冷却することができる。
上記第3または第4の発明において、上記冷却回路(20)には、上記制御装置(4)を冷却する部分の上流側に圧力調整機構(23)が設けられているとともに、当該部分の下流側に流量調整機構(24)が設けられているものとする(第5の発明)。
これにより、冷却回路(20)では、制御装置(4)を冷却する部分の上流側に設けられた圧力調整機構(23)によって、冷媒の蒸発圧力が、所定の冷却能力を発揮しつつ結露を防止できるような適度な圧力に調整される。また、上記制御装置(4)を冷却する部分の下流側に設けられた流量調整機構(24)によって、冷却回路(20)内の冷媒の流量が適度な流量に調整される。したがって、上述の構成により、冷却回路(20)内の冷媒の蒸発圧力及び流量を調整することができる。
本発明に係る冷凍装置(1)によれば、制御装置(4)を冷却した後の冷媒を、圧縮機(13)の吐出側にエジェクタ機構(30)を用いて戻すことができる。これにより、ポンプ等の機器が不要になるため、装置の運転効率の向上を図りつつ、装置全体の構成の簡略化及びコスト低減を図れる。
また、第2の発明によれば、上記エジェクタ機構(30)を圧縮機(13)の吐出側の配管(13a)に設けることで、制御装置(4)を冷却した後の冷媒を、該圧縮機(13)の吐出側により確実に戻すことができる。
また、第3の発明によれば、制御装置(4)を冷媒で冷却するための冷却回路(20)の冷媒配管(21)が冷媒回路(2)の冷媒配管(3)とは別になるため、該冷却回路(20)の小型化を図れる。さらに、上記冷却回路(20)は、その流入側が膨張機構(15)の上下流側にそれぞれ接続される2つの流入路(25,26)によって構成されているため、該冷却回路(20)内に常に高圧冷媒を流入させることができ、該冷却回路(20)内での結露の発生を防止できる。
また、第4の発明によれば、上記2つの流入路(25,26)に設けられた流れ規制機構(27,28)によって、冷却回路(20)から冷媒回路(2)への冷媒の逆流を防止でき、該冷却回路(20)によって制御装置(4)をより確実に冷却することができる。
さらに、第5の発明によれば、上記冷却回路(20)において、上記制御装置(4)を冷却する部分の上流側に圧力調整機構(23)を設けて、当該部分の下流側に流量調整機構(24)を設けたため、冷却回路(20)内の冷媒の蒸発圧力及び流量を調整することができる。よって、冷却回路(20)で結露が生じない範囲で装置全体の運転効率を向上しつつ、制御装置(4)を冷媒によって効果的に冷却することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の一例である空気調和装置の概略構成を示す回路図である。 図2は、エジェクタ部の概略構成を示す断面図である。 図3は、空気調和装置が暖房運転状態のときの冷媒の流れを示す図1相当図である。
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。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
−全体構成−
本発明の実施形態に係る冷凍装置としての空気調和装置(1)の概略構成を図1に示す。この空気調和装置(1)は、室外ユニット(11)と室内ユニット(12)とを備えている。室外ユニット(11)には、圧縮機(13)、室外熱交換器(14)(熱源側熱交換器)、主膨張弁(15)(膨張機構)、四路切換弁(16)(流路切換機構)及び冷却回路(20)が設けられている。室内ユニット(12)には、室内熱交換器(17)(利用側熱交換器)が設けられている。
上記空気調和装置(1)内には、上記室外ユニット(11)及び室内ユニット(12)内の各構成部品(圧縮機(13)、室外熱交換器(14)、主膨張弁(15)、四路切換弁(16)及び室内熱交換器(17))が冷媒配管(3)によって接続されることにより、冷媒回路(2)が構成されている。上記図1の例では、簡略的に、室外ユニット(11)と室内ユニット(12)とが接続された構成を示しているが、この限りではなく、該室外ユニット(11)と室内ユニット(12)とを連絡配管を介して接続してもよい。
なお、特に図示しないが、上記室外ユニット(11)には、上記室外熱交換器(14)に対して室外空気を流す室外ファンが設けられている。また、特に図示しないが、上記室内ユニット(12)にも、上記室内熱交換器(17)に対して室内空気を流す室内ファンが設けられている。
上記室外ユニット(11)において、圧縮機(13)の吐出側は、四路切換弁(16)の第1ポート(P1)に接続されている。圧縮機(13)の吸入側は、四路切換弁(16)の第3ポート(P3)に接続されている。
上記室外熱交換器(14)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されている。室外熱交換器(14)の一端は、四路切換弁(16)の第4ポート(P4)に接続されている。室外熱交換器(14)の他端は、主膨張弁(15)に接続されている。この室外熱交換器(14)では、図示しない室外ファンによって送られる室外空気と該熱交換器(14)内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。
上記主膨張弁(15)は、開度が調節可能に構成された電動弁からなる。この主膨張弁(15)は、冷媒回路(2)内の蒸発圧力が所定の圧力になるように、開度調節される。
上記四路切換弁(16)は、第2ポート(P2)が室内ユニット(12)における室内熱交換器(17)の一端側に接続されている。また、上記四路切換弁(16)は、第1ポート(P1)と第4ポート(P4)とが互いに連通し且つ第2ポート(P2)と第3ポート(P3)とが互いに連通する第1状態(図1に実線で示す状態)と、第1ポート(P1)と第2ポート(P2)とが互いに連通し且つ第3ポート(P3)と第4ポート(P4)とが互いに連通する第2状態(図1に破線で示す状態)とが切り換え可能になっている。
上記冷却回路(20)は、上記圧縮機(13)を駆動制御する制御装置(4)を冷却するための回路である。この冷却回路(20)は、詳しくは後述するように、流入側が上記主膨張弁(15)の上下流側に接続されているとともに、流出側が上記圧縮機(13)の吐出管(13a)(配管)に接続されている。
上記室内熱交換器(17)は、上記室外熱交換器(14)と同様、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器として構成されている。この室内熱交換器(17)の一端は、四路切換弁(16)の第2ポート(P2)に接続されている。室内熱交換器(17)の他端は、室外ユニット(11)の主膨張弁(15)に接続されている。この室内熱交換器(17)では、図示しない室内ファンによって送られる室内空気と該熱交換器(17)内を流通する冷媒との間で熱交換が行われる。
上記空気調和装置(1)では、四路切換弁(16)が第1状態の場合、冷房運転が行われ、四路切換弁(16)が第2状態の場合、暖房運転が行われる。冷房運転では、冷媒回路(2)において、室外熱交換器(14)が凝縮器として機能し且つ室内熱交換器(17)が蒸発器として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。一方、暖房運転では、冷媒回路(2)において、室外熱交換器(14)が蒸発器として機能し且つ室内熱交換器(17)が凝縮器として機能する蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。
−冷却回路の構成−
上記圧縮機(13)を駆動制御する制御装置(4)を冷却するための冷却回路(20)について、以下で詳細に説明する。
上記冷却回路(20)は、流入側が上記冷媒回路(2)に接続され、流出側が上記圧縮機(13)の吐出管(13a)に接続される冷媒配管(21)と、該冷媒配管(21)と熱交換可能に設けられる冷却ジャケット部(22)と、該冷却ジャケット部(22)の上下流側にそれぞれ設けられる膨張弁(23,24)とを備えている。
上記冷媒配管(21)は、上記冷媒回路(2)内の主膨張弁(15)の上流側及び下流側にそれぞれ接続される2つの流入配管(25,26)(流入路)を有している。流入配管(25)は、室外熱交換器(14)と主膨張弁(15)との間の冷媒配管(3)に接続されている。流入配管(26)は、主膨張弁(15)と室内熱交換器(17)との間の冷媒配管(3)に接続されている。このように、上記主膨張弁(15)を挟み込むように流入配管(25,26)を冷媒回路(2)の冷媒配管(3)に接続することで、該主膨張弁(15)において圧力が高い側の冷媒が一方の流入配管(25,26)を流れて冷却回路(20)に流入する。すなわち、上述のように、上記主膨張弁(15)の上下流側にそれぞれ冷却回路(20)の流入配管(25,26)を接続することにより、該冷却回路(20)内に常に高圧の冷媒を流入させることができる。したがって、上述の構成により、上記冷却回路(20)内に低圧の冷媒が流入して結露が発生するのを防止できる。
しかも、上記2つの流入配管(25,26)には、それぞれ、上記冷媒回路(2)から冷却回路(20)内への冷媒の流れのみを許容するように逆止弁(27,28)(流れ規制機構)が設けられている。これらの逆止弁(27,28)を上記流入配管(25,26)にそれぞれ設けることにより、上記冷却回路(20)から流入配管(25,26)を介して冷媒回路(2)側へ冷媒が逆流するのを防止することができる。
また、上記冷却回路(20)の冷媒配管(21)は、その流出側が上記圧縮機(13)の吐出管(13a)に対して後述のエジェクタ部(30)(エジェクタ機構)を介して接続されている。このように、上記冷却回路(20)から流出する冷媒を圧縮機(13)の高圧側に戻すことにより、上記制御装置(4)から回収した熱を高圧冷媒に与えることができ、その分、暖房能力の向上を図れる。しかも、上述の構成では、上記制御装置(4)から回収した熱を蒸発器側へ流さないので、冷房運転時に能力低下が生じるのを防止できる。
上記冷却ジャケット部(22)は、上記冷媒配管(21)と熱的に接続されているとともに、上記制御装置(4)に対しても熱交換可能に接続されている。これにより、上記冷却ジャケット部(22)を介して、上記冷媒配管(21)内の冷媒で上記制御装置(4)を冷却することができる。すなわち、上記冷却ジャケット部(22)を介して、上記制御装置(4)で発生した熱は上記冷媒配管(21)内の冷媒に回収される。なお、上記ジャケット部(22)が、本発明の制御装置(4)を冷却する部分に対応する。
上記膨張弁(23,24)は、それぞれ、開度が調節可能に構成された電動弁からなる。膨張弁(23)(圧力調整機構)は、上記冷却ジャケット部(22)における冷媒配管(22)内の冷媒の蒸発圧力を調整するように構成されている。また、この膨張弁(23)の開度を制御することにより、上記冷媒配管(22)内の冷媒の蒸発圧力を、冷却回路(20)内で結露が発生しないような圧力に調整することもできる。上記膨張弁(24)(流量調整機構)は、冷却回路(20)から冷媒回路(2)へ流出する冷媒の流量を調整するように構成されている。
−エジェクタ部の構成−
上記エジェクタ部(30)の構成について、図2に基づいて以下で詳細に説明する。
上記エジェクタ部(30)は、例えば、圧縮機(13)の吐出管(13a)に設けられている。このエジェクタ部(30)は、吐出管(13a)の内径が部分的に縮径されていて、通過する冷媒の流速を増大させる流速増大部(31)を有している。また、上記エジェクタ部(30)には、流速増大部(31)に、冷却回路(20)の冷媒配管(21)が接続される接続部(32)が設けられている。
このように、圧縮機(13)の吐出管(13a)に、流速増大部(31)を有するエジェクタ部(30)を設けることで、該流速増大部(31)を通過する冷媒の速度が一時的に増大し、該冷媒の圧力が低下する。ここで、上記エジェクタ部(30)は、上記流速増大部(31)での冷媒の圧力低下によって、接続部(32)から該流速増大部(31)内に冷媒が流入可能なように構成されている。そのため、該接続部(32)内の冷媒、すなわち冷却回路(20)内の冷媒が吐出管(13a)内に流入することができる。
したがって、上述のようなエジェクタ部(30)を設けることにより、圧縮機(13)から吐出された高圧の冷媒が流れる吐出管(13a)内に、上記冷却回路(20)内の冷媒を戻すことが可能になる。すなわち、上述の構成により、ポンプ等を用いる必要がなくなるため、簡単且つ低コストな構成で記冷却回路(20)内の冷媒を上記圧縮機(13)の吐出管(13a)内に戻すことができる。
−運転動作−
次に、上記空気調和機(1)の運転動作について説明する。
上記空気調和機(1)の冷媒回路(2)では、上記四路切換弁(16)の状態の切り換えに応じて、冷媒の循環方向が切り替わる。その結果、この空気調和機(1)では、室内熱交換器(17)が蒸発器となり、室外熱交換器(14)が凝縮器となる冷房運転と、室内熱交換器(17)が凝縮器となり、室外熱交換器(14)が蒸発器となる暖房運転とに切換可能になっている。
〈冷房運転〉
冷房運転では、上記四路切換弁(16)が図1に実線で示す状態に設定され、上記主膨張弁(15)の開度が適宜調節される。
冷房運転では、上記圧縮機(13)で圧縮された冷媒が、吐出管(13a)から吐出され、室外熱交換器(14)を流れる。この室外熱交換器(14)では、高圧のガス冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。上記室外熱交換器(14)で凝縮した高圧液冷媒は、一部の冷媒が冷却回路(20)へ流れ、残りの冷媒が上記主膨張弁(15)に流れる。なお、この冷却回路(20)に流れる冷媒は、全体流量の約1〜10%程度である。
上記冷却回路(20)側へ流れる冷媒は、流入配管(25)を介して該冷却回路(20)内へ流入する。冷却回路(20)内へ流入した冷媒は、該冷却回路(20)内の膨張弁(23)で蒸発圧力が調整され、冷却ジャケット部(22)へ流れる。このとき、もう一本の流入配管(26)には逆止弁(28)が設けられているため、該流入配管(26)から冷媒回路(2)側へ冷媒が逆流することはない。
上記膨張弁(23)は、開状態に設定される。このように膨張弁(23)が開状態でも、制御装置(4)を冷却ジャケット部(22)で冷却できるため、通常、膨張弁(23)は開状態のままでよい。上記冷却ジャケット部(22)の冷却能力を増大させる場合には、冷却回路(20)内での結露の発生を防止するように、上記膨張弁(23)の開度を調整する必要がある。
上記冷却ジャケット部(22)では、内部を流れる冷媒によって制御装置(4)で発生する熱が効率良く吸収される。上記冷却ジャケット部(22)から流出した冷媒は、該冷却ジャケット部(22)の下流側に位置する膨張弁(24)を通過した後、エジェクタ部(30)を介して圧縮機(13)の吐出管(13a)に戻される。上記膨張弁(24)では、主に冷媒の流量が調整される。すなわち、この膨張弁(24)は、上記冷却回路(20)内に流れる冷媒が上述のように全体流量の約1〜10%程度になるように、開度調節される。上記エジェクタ部(30)では、圧縮機(13)から吐出された冷媒が流速増大部(31)で減圧されるため、上記冷却回路(20)内の冷媒が吐出管(13a)内に流入する。
一方、上記冷媒回路(2)内の主膨張弁(15)に流入した冷媒は、該主膨張弁(15)で減圧される。減圧された冷媒は、室内熱交換器(17)に流れて、この室内熱交換器(17)で室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内の冷房が行われる。上記室内熱交換器(17)で蒸発した冷媒は、四路切換弁(16)を通過した後、吸入管から上記圧縮機(13)内に吸入される。
〈暖房運転〉
暖房運転では、四路切換弁(16)が図3に実線(図1の破線)で示す状態に設定され、上記主膨張弁(15)の開度が適宜調節される。
暖房運転では、上記圧縮機(13)で圧縮された冷媒が、吐出管(13a)から吐出され、室内熱交換器(17)を流れる。この室内熱交換器(17)では、高圧のガス冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、室内の暖房が行われる。上記室内熱交換器(17)で凝縮した後の高圧液冷媒は、一部の冷媒が冷却回路(20)へ流れ、残りの冷媒が上記主膨張弁(15)に流れる。なお、この冷却回路(20)に流れる冷媒は、上述の冷房運転の場合と同様、全体流量の約1〜10%程度である。
上記冷却回路(20)側へ流れる冷媒は、流入配管(26)を介して該冷却回路(20)内へ流入する。冷却回路(20)内へ流入した冷媒は、該冷却回路(20)の膨張弁(23)で蒸発圧力が調整され、冷却ジャケット部(22)へ流れる。このとき、もう一本の流入配管(25)には逆止弁(27)が設けられているため、該流入配管(25)から冷媒回路(2)側へ冷媒が逆流することはない。
上記膨張弁(23,24)及びエジェクタ部(30)の動作や上記冷却ジャケット部(22)による制御装置(4)の冷却は、上述の冷房運転の場合と同様なので、詳しい説明を省略する。
上記冷媒回路(2)内の主膨張弁(15)に流入した冷媒は、該主膨張弁(15)で減圧される。減圧された冷媒は、室外熱交換器(14)に流れて、この室外熱交換器(14)で室外空気から吸熱して蒸発する。このように室外熱交換器(14)で蒸発した冷媒は、四路切換弁(16)を通過した後、吸入管から上記圧縮機(13)内に吸入される。
−実施形態の効果−
以上より、制御装置(4)を冷却するための冷却回路(20)内の冷媒を、エジェクタ部(30)を用いて圧縮機(13)の吐出管(13a)に戻すことができる。すなわち、冷却回路(20)内で制御装置(4)から熱を回収した冷媒は、圧縮機(13)の吐出管(13a)内の高圧冷媒に戻る。これにより、冷房運転時に制御装置(4)から熱を回収した冷媒が蒸発器側へ流れるのを防止でき、冷房能力の低下を防止できる。しかも、上述のように、制御装置(4)から熱を回収した冷媒を凝縮器よりも上流側に戻すことにより、暖房運転時には、該制御装置(4)で発生した熱の分だけ、暖房能力を向上することができる。
しかも、上述の構成では、冷却回路(20)内の冷媒は、比較的高い圧力に保たれているため、該冷却回路(20)内で結露が発生するのを防止できる。また、上記圧縮機(13)の吐出管(13a)を流れる冷媒と該吐出管(13a)内に流入する冷媒との圧力差は、低圧冷媒を該吐出管(13a)に戻す場合に比べて小さくなるため、空気調和装置(1)の能力低下をできるだけ抑えることができる。
さらに、上記制御装置(4)を冷却した後の冷媒を吐出管(13a)内に戻すためのポンプ等の機器が不要になるため、簡単且つ低コストな構成で、運転効率の向上を図れる。
また、冷却回路(20)を冷媒回路(2)とは別回路にすることで、該冷却回路(20)を構成する冷媒配管(21)として、冷媒回路(2)を構成する冷媒配管(3)とは別の冷媒配管(21)を用いることができる。したがって、冷却回路(20)内の冷媒配管(21)を、冷媒回路(2)の冷媒配管(3)に比べて細くすることが可能となり、冷却回路(20)の小型化を図れる。
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
上記実施形態では、冷却回路(20)内の冷却ジャケット部(22)の上流側及び下流側に、それぞれ膨張弁(23,24)を設けているが、この限りではなく、流量調整用の膨張弁(24)のみを設けてもよいし、膨張弁を設けなくてもよい。また、上記膨張弁(23,24)の代わりに、キャピラリなどのように、圧力や流量を調整可能な構成部品を設けてもよい。
また、上記実施形態では、エジェクタ部(30)を圧縮機(13)の吐出管(13a)に設けているが、この限りではなく、圧縮機(13)内部の吐出側に設けてもよい。すなわち、圧縮機(13)の吐出側であれば、上記エジェクタ部(30)を圧縮機(13)の内部または外側のいずれに設けてもよい。
また、上記実施形態では、冷却回路(20)の流入側を2つの流入配管(25,26)によって構成しているが、この限りではなく、一つの流入配管のみによって構成してもよい。
さらに、上記実施形態では、流入配管(25,26)にそれぞれ逆止弁(27,28)を設けているが、この限りではなく、いずれか一方の流入配管のみに逆止弁を設けてもよいし、いずれの流入配管にも逆止弁を設けないようにしてもよい。また、上記逆止弁(27,28)の代わりに、冷却回路(20)から冷媒回路(2)への冷媒の逆流を防止できるような機構(例えば所定タイミングで開閉する開閉弁など)を設けてもよい。
また、上記実施形態では、空気調和装置(1)を冷房運転と暖房運転とに切換可能に構成しているが、この限りではなく、冷房や冷蔵、冷凍運転専用の装置、暖房専用の装置であってもよい。
また、上記実施形態では、冷却回路(20)の吸入配管(25,26)を、それぞれ、室外熱交換器(14)と主膨張弁(15)との間の冷媒配管(3)、該主膨張弁(15)と室内熱交換器(17)との間の冷媒配管(3)に、接続しているが、この限りではなく、冷媒回路(2)における各熱交換器(14,17)の四路切換弁(16)側の端部と主膨張弁(15)との間であれば、上記吸入配管(25,26)をどこに接続してもよい。
以上説明したように、本発明は、圧縮機を駆動制御するための制御装置を冷媒によって冷却するように構成された冷凍装置に有用である。
1 空気調和装置(冷凍装置)
2 冷媒回路
3 冷媒配管
4 制御装置
11 室外ユニット
12 室内ユニット
13 圧縮機
13a 吐出管(配管)
14 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
15 主膨張弁(膨張機構)
16 四路切換弁(流路切換機構)
17 室内熱交換器(利用側熱交換器)
20 冷却回路
21 冷媒配管
22 冷却ジャケット部
23 膨張弁(圧力調整機構)
24 膨張弁(流量調整機構)
25、26 流入配管(流入路)
27、28 逆止弁(流れ規制機構)
30 エジェクタ部(エジェクタ機構)
31 流速増大部
32 接続部

Claims (5)

  1. 制御装置(4)によって駆動制御される圧縮機(13)、熱源側熱交換器(14)、利用側熱交換器(17)及び膨張機構(15)を冷媒配管(3)によって接続してなる冷媒回路(2)を備え、該冷媒回路(2)内の冷媒によって上記制御装置(4)を冷却するように構成された冷凍装置であって、
    上記圧縮機(13)の吐出側に設けられていて、該圧縮機(13)から吐出される冷媒の流速を増大させるための流速増大部(31)と、該流速増大部(31)に上記制御装置(4)を冷却した後の冷媒を流入させるための接続部(32)と、を有するエジェクタ機構(30)を備えていることを特徴とする冷凍装置。
  2. 請求項1に記載の冷凍装置において、
    上記エジェクタ機構(30)は、上記圧縮機(13)の吐出側の配管(13a)に設けられていることを特徴とする冷凍装置。
  3. 請求項1または2に記載の冷凍装置において、
    流入側が上記冷媒回路(2)に接続されるとともに、流出側が上記圧縮機(13)の吐出側に接続されていて、内部を流れる冷媒によって上記制御装置(4)を冷却するように構成された冷却回路(20)をさらに備えており、
    上記冷媒回路(2)は、冷房運転状態と暖房運転状態とで冷媒の流れ方向を切り換えるように構成された流路切換機構(16)を備えていて、
    上記冷却回路(20)は、その流入側が、上記冷媒回路(2)における上記膨張機構(15)の上流側及び下流側にそれぞれ接続される2つの流入路(25,26)によって構成されていることを特徴とする冷凍装置。
  4. 請求項3に記載の冷凍装置において、
    上記流入路(25,26)には、それぞれ、上記冷媒回路(2)から上記冷却回路(20)への冷媒の流れのみを許容する流れ規制機構(27,28)が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
  5. 請求項3または4に記載の冷凍装置において、
    上記冷却回路(20)には、上記制御装置(4)を冷却する部分の上流側に圧力調整機構(23)が設けられているとともに、当該部分の下流側に流量調整機構(24)が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
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