JP2012007864A - Liquid receiver and refrigerating cycle device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、冷凍サイクル装置の一構成要素として使用される受液器及びその受液器を一構成要素として用いた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid receiver used as a component of a refrigeration cycle apparatus and a refrigeration cycle apparatus using the liquid receiver as a component.
一般的に、空気調和装置等の冷凍サイクル装置においては、運転条件の変化に伴う熱交換器内の冷媒量の変動を吸収するために受液器を設けている。受液器としては、たとえば、圧縮機の吸入側に配置され、蒸発器から流出した冷媒を貯留するアキュムレーターや、中圧状態の冷媒が導通する位置に配置され、凝縮器から流出した冷媒あるいは蒸発器から流出した冷媒を貯留するレシーバー等がある。 In general, in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, a liquid receiver is provided to absorb a change in the amount of refrigerant in the heat exchanger accompanying a change in operating conditions. As the liquid receiver, for example, an accumulator that is disposed on the suction side of the compressor and stores the refrigerant that has flowed out of the evaporator, a refrigerant that flows out of the condenser, is disposed at a position where the medium-pressure state refrigerant is conducted, or There are receivers for storing the refrigerant flowing out of the evaporator.
そのうちのアキュムレーターには、運転中の余剰冷媒を溜める機能の他、液冷媒流出量を圧縮機の液バック耐力(圧縮機へ液冷媒が流入することを液バックと称し、液バック率=液冷媒流出量/冷媒循環流量を限界値以下とする)以内に抑えながら、圧縮機から冷媒とともに吐出されてしまった冷凍機油をアキュムレーター内部に多量に溜めることなく確実に圧縮機に返油する機能が要求される。余剰冷媒量は、温度条件や圧縮機の運転周波数等によって変動する。冷媒循環流量が少なくなる低周波数、低蒸発温度条件では、余剰冷媒量が多くなり、冷媒循環量が多くなる高周波数、高蒸発温度条件においては、余剰冷媒量が少なくなる。 Among these accumulators, in addition to the function of accumulating excess refrigerant during operation, the amount of liquid refrigerant flowing out is referred to as the liquid back resistance of the compressor (the liquid back flowing into the compressor is called the liquid back, and the liquid back rate = liquid Refrigerating machine oil discharged together with the refrigerant from the compressor without returning to a large amount inside the accumulator while returning to the compressor while keeping the refrigerant outflow amount / refrigerant circulation flow rate below the limit value) Is required. The surplus refrigerant amount varies depending on temperature conditions, the operating frequency of the compressor, and the like. The surplus refrigerant amount increases under low frequency and low evaporation temperature conditions where the refrigerant circulation flow rate decreases, and the surplus refrigerant amount decreases under high frequency and high evaporation temperature conditions where the refrigerant circulation amount increases.
従来の冷凍サイクル装置の構成として、複数台のアキュムレーターを流路に対し直列にかつ後流側のアキュムレーターを前流側のアキュムレーターよりも高い位置に位置させて配設するとともに、後流側のアキュムレーターの底部と前流側のアキュムレーターとを逆止弁を有する回路を介して接続しているものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 As a configuration of the conventional refrigeration cycle apparatus, a plurality of accumulators are arranged in series with the flow path and the wake-up side accumulator is positioned higher than the wake-up side accumulator. There has been proposed one in which the bottom of the accumulator on the side and the accumulator on the upstream side are connected via a circuit having a check valve (see, for example, Patent Document 1).
従来のアキュムレーターを冷凍サイクル装置に組み込み、低蒸発温度域で油密度が冷媒密度より小さくなり且つ非相溶性もしくは弱相溶性となる油を冷凍機油として適用すると、アキュムレーター内で液冷媒上層部に分離した冷凍機油を圧縮機に戻すことができず、圧縮機の摺動部の焼き付きを生じてしまうという問題がある。 When a conventional accumulator is installed in a refrigeration cycle device and oil that has an oil density lower than the refrigerant density and becomes incompatible or weakly compatible in the low evaporation temperature range is applied as a refrigerating machine oil, the upper part of the liquid refrigerant in the accumulator Thus, there is a problem that the separated refrigeration oil cannot be returned to the compressor, and the sliding portion of the compressor is seized.
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、広い運転条件で圧縮機への返油を高効率で行なうことができる受液器、及び、その受液器を用いた信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and uses a liquid receiver that can perform oil return to a compressor with high efficiency under a wide range of operating conditions, and the liquid receiver. The purpose is to provide a highly reliable refrigeration cycle apparatus.
本発明に係る受液器は、第1液溜め容器と、前記第1液溜め容器の上部空間に開口する入口管と、前記第1液溜め容器の下部空間に開口する第1返油管と、前記第1液溜め容器の下流側に設けた第2液溜め容器と、前記第1液溜め容器と前記第2液溜め容器に連通しているオーバーフロー手段と、前記第2液溜め容器の下部空間に開口する第2返油管と、前記第2液溜め容器の上部空間に開口する出口管と、前記第2液溜め容器に貯留される冷凍機油と冷媒の滞留状態を変動させる外部入力手段と、を有していることを特徴とする。 A liquid receiver according to the present invention includes a first liquid reservoir, an inlet pipe that opens to an upper space of the first liquid reservoir, a first oil return pipe that opens to a lower space of the first liquid reservoir, A second liquid reservoir provided downstream of the first liquid reservoir, overflow means communicating with the first liquid reservoir and the second liquid reservoir, and a lower space of the second liquid reservoir A second oil return pipe that is open to the outlet, an outlet pipe that is open to an upper space of the second liquid reservoir, an external input means that varies a residence state of the refrigerating machine oil and refrigerant stored in the second liquid reservoir, It is characterized by having.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の受液器、圧縮機、凝縮器、絞り装置、及び、蒸発器を少なくとも搭載していることを特徴とする。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes at least the liquid receiver, the compressor, the condenser, the expansion device, and the evaporator.
本発明に係る受液器によれば、第1液溜め容器と第2液溜め容器で各温度条件の滞留状態にマッチした圧縮機への返油を実現することができる。また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、上記の受液器を圧縮機の吸入側に設けているので、圧縮機への返油を高効率で実行でき、圧縮機の摺動部の焼き付き等を抑制でき、信頼性の高いものとなる。 According to the liquid receiver according to the present invention, it is possible to achieve oil return to the compressor that matches the residence state of each temperature condition in the first liquid reservoir and the second liquid reservoir. Further, according to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, since the liquid receiver is provided on the suction side of the compressor, oil return to the compressor can be performed with high efficiency, and the sliding portion of the compressor Burn-in and the like can be suppressed, and the reliability becomes high.
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に係るアキュムレーター50の断面構成例を模式的に示す概略縦断面図である。図1に基づいて、アキュムレーター50の構成及び動作について説明する。なお、図1では、アキュムレーター50内に液冷媒7と冷凍機油8を貯留している状態を例に示している。また、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。さらに、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a cross-sectional configuration example of an
実施の形態1に係るアキュムレーター50は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置(図2で説明する)を構成する要素機器の1つとして搭載されるものである。このアキュムレーター50は、図示省略の圧縮機(図2で示す圧縮機55)の吸入側に配置され、運転中の余剰冷媒を溜める機能、液冷媒流出量を圧縮機の液バック耐力以内に抑えながら、及び、圧縮機から冷媒とともに吐出されてしまった冷凍機油を圧縮機に返油する機能を有している。
The
図1に示すように、アキュムレーター50は、圧力容器である第1密閉容器(第1液溜め容器)1と第2密閉容器(第2液溜め容器)6とが冷媒流路に対して直列に接続されて構成されている。なお、図1では、第1密閉容器1の内部では液冷媒7及び冷凍機油8が二層分離して貯留され、第2密閉容器6の内部では液冷媒7及び冷凍機油8が混濁して貯留されている。以降、液冷媒7と冷凍機油8とが混濁している状態を太斜線で表す。アキュムレーター50内の冷媒と冷凍機油8の動作については図4及び図5で詳細に説明する。
As shown in FIG. 1, the
第1密閉容器1の下部と第2密閉容器6の上部とは、オーバーフロー手段として機能するオーバーフロー管4で連接されている。つまり、第1密閉容器1と第2密閉容器6とは、オーバーフロー管4で連通している。このオーバーフロー管4の上端部(上流側)は第1密閉容器1内における所定の高さで開口し、下端部(下流側)は第2密閉空間6内における所定の高さで開口している。図1では、オーバーフロー管4の上端部及び下端部は、第1密閉容器1内の上部空間及び第2密閉容器6内の上部空間に開口している状態を例に示している。なお、オーバーフロー管4の第1密閉容器1内の開口高さ(オーバーフロー管4の上端部の位置)は、機器の構成や運転範囲により適切な範囲に設定されているが、詳細は図4〜図6で述べる。
The lower part of the first sealed container 1 and the upper part of the second sealed
第1密閉容器1の上部には、入口管2が設けられている。入口管2は、端部(下端部)が第1密閉容器1の上部空間に開口している。第1密閉容器1の底部には、圧縮機吸入側配管に連結する第1返油管5が設けられている。第1返油管5は、端部(第1密閉容器1側の端部)が第1密閉容器1の下部空間に開口している。第2密閉容器6の側面には、出口管3が設けられている。出口管3は、端部(第2密閉容器6側の端部)が上部空間に開口している。第2密閉容器6の底部には、圧縮機吸入側配管に連結する第2返油管9が設けられている。第2返油管9は、第2密閉容器6内の下部空間に開口している。
An
また、第2密閉容器6の下部空間には、圧縮機吐出側配管に連結し、高温高圧冷媒が導かれる冷媒噴射孔11を有する冷媒噴射管10が設けられている。この冷媒噴射管10が、第2密閉容器6に貯留される冷凍機油と液冷媒の滞留状態を変動させる外部入力手段として機能する。なお、図1に示すように、圧縮機と冷媒噴射管10とを接続している配管には開閉が制御されることで冷媒を導通したりしなかったりする第1開閉弁15が設けられている。
Further, in the lower space of the second
図2は、実施の形態1に係るアキュムレーター50を用いた冷凍サイクル装置Aの基本的な冷媒回路構成を模式的に示す回路構成図である。図2に基づいて、実施の形態1に係るアキュムレーター50を用いた冷凍サイクル装置Aの回路構成及び動作について説明する。冷凍サイクル装置Aは、室外ユニット(熱源機)100と、室内ユニット(負荷側ユニット)200と、が配管接続されて構成されている。
FIG. 2 is a circuit configuration diagram schematically showing a basic refrigerant circuit configuration of the refrigeration cycle apparatus A using the
[室外ユニット100]
室外ユニット100は、たとえば建物の屋上等の室外に設置され、室内ユニット200に温熱又は冷熱を供給する機能を有している。この室外ユニット100には、少なくとも圧縮機55と、流路切替手段である四方弁52と、室外熱交換器(熱源側熱交換器)53と、アキュムレーター50と、が直列に接続されて搭載されている。なお、室外ユニット100には、室外熱交換器53に空気を強制的に供給するためのファン等の送風機を室外熱交換器53の近傍位置に設けるとよい。
[Outdoor unit 100]
The
また、室外ユニット100において、圧縮機55の出口側(吐出側)には、圧縮機55の出口側に接続されている吐出側配管とアキュムレーター50(第2密閉容器6)とを連結する冷媒噴射管10を設けている。この冷媒噴射管10の途中には、第1開閉弁15を設けている。第1開閉弁15は、アキュムレーター50の吸入側に設けた圧力検知手段21もしくは温度検知手段22により検知された圧力情報もしくは温度情報に基づいて制御手段(二層分離検知)23により開閉制御される。
Further, in the
圧縮機55は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。四方弁52は、室内ユニット200の運転モードに応じて冷媒の流れを切り替えるものである。室外熱交換器53は、運転モードに応じて蒸発器や放熱器(凝縮器)として機能し、図示省略の送風機から供給される空気と空調用冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。アキュムレーター50は、圧縮機55の吸入側に配置され、余剰冷媒を貯留するものである。
The
圧力検知手段21は、アキュムレーター50の吸入側(上流側)に設けられ、この部分を流れる冷媒の圧力を検知するものである。圧力検知手段21で検知された圧力情報は、制御手段23に送られるようになっている。温度検知手段22は、アキュムレーター50の吸入側(上流側)に設けられ、この部分を流れる冷媒の温度を検知するものである。温度検知手段22で検知された温度情報は、制御手段23に送られるようになっている。制御手段23は、マイコン等で構成されており、各種検知手段での検出情報及び図示省略のリモコンからの指示に基づいて、圧縮機55の駆動周波数、送風機の回転数、四方弁52の切り替え、後述する膨張弁57の開度、及び、第1開閉弁15の開閉を制御するようになっている。
The
[室内ユニット200]
室内ユニット200は、たとえば居住空間等の空調対象空間に設置され、室外ユニット100からの温熱又は冷熱の供給を受けて空調対象空間の暖房又は冷房を行なう機能を有している。室内ユニット200には、少なくとも膨張弁57と、室内熱交換器(負荷側熱交換器)59と、が直列に接続されて搭載されている。なお、室内ユニット200には、室内熱交換器59に空気を強制的に供給するためのファン等の送風機を室内熱交換器59の近傍に設けるとよい。
[Indoor unit 200]
The
膨張弁57は、冷媒を減圧して膨張させるものである。この膨張弁57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するとよい。室内熱交換器59は、放熱器(凝縮器)や蒸発器として機能し、図示省略の送風機から供給される空気と空調用冷媒との間で熱交換を行ない、空調用冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。なお、膨張弁57及び室内熱交換器59は、直列に接続されている。
The
ここで、冷凍サイクル装置Aの運転動作について説明する。まず、室内ユニット200で冷房運転を行なう場合を図2及び図3を参照しながら説明する。図3は、図2で示す冷媒回路中に示した記号A〜Eにおける冷媒状態をP−h線図上に示したものである。室内ユニット200で冷房運転を行なう場合では、室外ユニット100の四方弁52が第1口52aと第2口52bが連通し、第3口52cと第4口52dが連通するように設定される(図3中実線で示している)。なお、図3では、縦軸が冷媒圧力を、横軸が比エンタルピーを、それぞれ表している。図3に示す点A→点Eが、図2における回路図の点A〜点Eに対応している。
Here, the operation of the refrigeration cycle apparatus A will be described. First, the case where the
また、使用する冷媒としては、臨界温度(約31℃)以上で超臨界状態となるCO2 を想定しており、この場合の冷媒状態を図3のP−h線図に表している。また、冷凍機油としては、低蒸発温度域で油密度が液冷媒密度より小さくなり、かつ、非相溶性もしくは弱相溶性となるものを封入しているものとする。なお、冷媒をCO2 に限定するものではない。 Moreover, as a refrigerant to be used, CO 2 that is in a supercritical state at a critical temperature (about 31 ° C.) or higher is assumed, and the refrigerant state in this case is shown in the Ph diagram of FIG. Further, as the refrigerating machine oil, oil whose oil density is smaller than the liquid refrigerant density in the low evaporation temperature region and which becomes incompatible or weakly compatible is enclosed. Note that the refrigerant is not limited to CO 2 .
低温・低圧の冷媒が圧縮機55によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機55から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁52の第1口52aから第2口52bを通り(状態A)、室外熱交換器53に流入する。そして、室外熱交換器53で被加熱媒体(たとえば室外空気)に放熱し(状態B)、液冷媒となる。室外熱交換器53から流出した液冷媒は、室外ユニット100から流出し、室内ユニット200に流入する。
The low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the
室内ユニット200に流入した液冷媒は、膨張弁57で減圧されてから室内熱交換器59に流入する(状態C)。室内熱交換器59に流入した冷媒は、空調対象空間の熱負荷を処理する。つまり、室内熱交換器59に流入した冷媒は、室内空気から吸熱することで、室内空気を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。その後、室内ユニット200からも流出し、室外ユニット100に流入する。室外ユニット100に流入した冷媒は、四方弁52の第4口52dから第3口52cを通って、アキュムレーター50の入口管2を経由して第1密閉容器1内に流入する(状態D)。このとき、アキュムレーター50に流入した冷媒と冷凍機油は、アキュムレーター50内で気液分離された後、圧縮機55に流入する(状態E)。
The liquid refrigerant flowing into the
図3に示すスーパーヒートが圧縮機55に吸入される冷媒の状態を表している。スーパーヒートがとれる場合は、アキュムレーター50に流入する冷凍機油と冷媒は、冷凍機油とガス冷媒の混合状態となっている。そして、ガス冷媒は、アキュムレーター50に連接されている入口管2から出口管3を経由して圧縮機55に吸引される。スーパーヒートがとれない場合は、冷凍機油と液冷媒、ガス冷媒(2相流)の混合状態となっている。そして、ガス冷媒は、アキュムレーター50に連接されている入口管2から出口管3を経由して圧縮機55に吸引される。一方、冷凍機油と液冷媒は、第1返油管5と、第2返油管9と、を通って、出口管3に流入し、圧縮機55に吸引される。なお、第1開閉弁15の動作及び制御については、図4〜図6で詳細に説明する。
The superheat shown in FIG. 3 represents the state of the refrigerant sucked into the
なお、室内ユニット200で暖房運転を行なう場合には、四方弁52が破線のように切り換えられ、その結果、室外熱交換器53とアキュムレーター50が連通し、圧縮機55の吐出側と室内熱交換器59とが連通する。暖房運転時も、スーパーヒートの状態に対するアキュムレーター50に流入する冷凍機油と冷媒の挙動は、冷房運転時と同様である。
When heating operation is performed in the
図4は、実施の形態1に係るアキュムレーター50の冷媒と冷凍機油の流動パターンを説明するための説明図である。図5は、冷凍サイクル装置Aに使用する冷凍機油及び冷媒の密度特性の一例を表すグラフである。図4及び図5に基づいて、アキュムレーター50の動作を説明する。なお、図4では、点線矢印がガス冷媒の流れを、黒塗り矢印が冷凍機油の流れを、白抜き矢印が液冷媒の流れを、斜線矢印が高温高圧状態のガス冷媒の流れを、それぞれ表している。さらに、図4では、液冷媒7と冷凍機油8とが二層分離している状態を例に示している。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a flow pattern of the refrigerant and the refrigerating machine oil of the
冷凍サイクル装置Aに使用する冷凍機油としては、たとえば図5に示すような密度特性をもち、かつ、非相溶もしくは弱相溶性となるもの(たとえば、HAB油(ハードアルキルベンゼン油)やPAG(ポリアルキレングリコール)等)を適用すればよい。このような性質のものを冷凍機油として用いた場合、低蒸発温度域においてアキュムレーター50内で冷凍機油と余剰冷媒とが油濃度の高い液層と油濃度の低い液層とに層分離し滞留することになる。以降、油濃度の高い液層を冷凍機油8、油濃度の低い液層を液冷媒7と称し、冷凍機油と冷媒の流れを説明する。
Refrigerating machine oil used in the refrigeration cycle apparatus A has, for example, density characteristics as shown in FIG. 5 and becomes incompatible or weakly compatible (for example, HAB oil (hard alkylbenzene oil) or PAG (poly Alkylene glycol) etc. may be applied. When the oil having such properties is used as the refrigerating machine oil, the refrigerating machine oil and the excess refrigerant are separated into a liquid layer having a high oil concentration and a liquid layer having a low oil concentration and staying in the
圧縮機55から吐出された冷凍機油と冷媒は、冷凍サイクル内を循環し、アキュムレーター50の入口管2から第1密閉容器1内に流入する。図4に示すように、冷凍機油と冷媒がアキュムレーター50に流入すると、冷凍機油と液冷媒は、第1密閉容器1の上部空間で気液分離され、第1密閉容器1の下部に滞留される。蒸発温度が低い条件では、冷凍サイクル回路を流れる冷媒の循環流量が少なく、多量の余剰冷媒がアキュムレーター50内に滞留することになる。そして、冷凍機油の密度と、液冷媒の密度と、が逆転する蒸発温度(図5に示す密度逆転温度(冷媒の種類、冷凍機油の種類で異なる))以下になると、冷凍機油8の密度が液冷媒7の密度より小さくなるため、液冷媒7の上層に分離し、冷凍機油8が滞留する。
The refrigeration oil and refrigerant discharged from the
ここで、オーバーフロー管4の開口高さ(第1密閉容器1内における開口高さ)は、密度逆転温度以下となる蒸発温度条件の最小余剰冷媒の高さよりも低くなるように設定されている。したがって、液冷媒7の上層に分離する冷凍機油8は、入口管2から流入するガス冷媒とともにオーバーフロー管4の開口端からオーバーフローして、つまりオーバーフロー管4を流れて第2密閉容器6内に流れ込むことになる。すなわち、第2密閉容器6には第1密閉容器1で貯留しきれない余剰冷媒と冷凍機油とが滞留することになる。第1密閉容器1に多量の余剰冷媒が貯留されるので、第2密閉容器6に貯留される液冷媒と冷凍機油の比率は、1つの密閉容器で貯留する場合に比べて油の比率が高い(油リッチ)状態となっている。
Here, the opening height of the overflow pipe 4 (the opening height in the first sealed container 1) is set to be lower than the height of the minimum surplus refrigerant under the evaporation temperature condition that is equal to or lower than the density inversion temperature. Therefore, the refrigerating
制御手段23は、圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50の吸入側の圧力もしくは温度によって第1開閉弁15の開閉を制御している。制御手段23は、圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50の吸入側の圧力もしくは温度が所定値以下(たとえば、温度検知の場合、密度逆転温度の値+5Kより小さい値等)であると判断すると、第1開閉弁15を開くように制御する。つまり、制御手段23は、圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50の吸入側の圧力もしくは温度によって、第2密閉容器6に滞留する冷凍機油と冷媒の状態を判断し、第1開閉弁15の開閉を制御している。
The control means 23 controls the opening / closing of the first on-off
第1開閉弁15が開くと、圧縮機55から吐出された高温・高圧状態のガス冷媒が冷媒噴射管10に流入し、冷媒噴射管10に設けた冷媒噴射孔11から第2密閉容器6の下部に噴射されることになる。冷媒噴射孔11から高温・高圧状態のガス冷媒が噴射されると、第2密閉容器6内において液冷媒層と油層とを攪拌して層分離状態を解消できる。したがって、第1返油管5からは第1密閉容器1に滞留する液ヘッドと冷媒の流路圧損によって液冷媒が吸い込まれ、第2返油管9からは冷凍機油と液冷媒との混合液が吸い込まれる。
When the first on-off
以上から、冷凍サイクル装置Aでは、第2密閉容器6内の液冷媒量を少なくした状態で、液冷媒と冷凍機油とを攪拌・混合するので、層分離状態を解消するのに必要な動力(ここでは噴射ガス量分の圧縮動力)が小さくて済み、性能低下を抑制しながら、確実に冷凍機油の回収を行なえるようになっている。
From the above, in the refrigeration cycle apparatus A, the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil are agitated and mixed in a state where the amount of the liquid refrigerant in the second sealed
図6は、蒸発温度が変化した際のアキュムレーター50内での代表的な流動パターンを説明するための説明図である。図6に基づいて、蒸発温度が変化した際のアキュムレーター50内での冷凍機油と冷媒の流動パターンについて説明する。図6では、蒸発温度を横軸として表している。図6(a)が蒸発温度が低い条件における流動パターンを、図6(b)が蒸発温度が0℃周辺における流動パターンを、図6(c)が蒸発温度が高い条件における流動パターンを、それぞれ表している。また、図4と同様に、点線矢印がガス冷媒の流れを、黒塗り矢印が冷凍機油の流れを、白抜き矢印が液冷媒の流れを、斜線矢印が高温・高圧状態のガス冷媒の流れ、をそれぞれ表している。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a typical flow pattern in the
図6(a)に示す条件では、蒸発温度が密度逆転温度より低くなり、余剰冷媒量が多く、液冷媒上層に冷凍機油が浮くようになる。このような条件では、上述した通り、基本的に第1密閉容器1で余剰冷媒を溜め、第2密閉容器6では貯留量を少なく、かつ油リッチな状態を作って攪拌動力を加え、冷凍機油と液冷媒を混濁させて、第2返油管9から冷凍機油を回収する。
Under the conditions shown in FIG. 6A, the evaporation temperature is lower than the density inversion temperature, the amount of surplus refrigerant is large, and the refrigerating machine oil comes to float on the upper layer of the liquid refrigerant. Under such conditions, as described above, surplus refrigerant is basically stored in the first sealed container 1, and in the second sealed
図6(b)に示す条件では、蒸発温度が密度逆転温度より高くなり、液冷媒7の下層に冷凍機油8が分離する。つまり、図6(a)に示す条件に比べて、冷媒循環量が増え、余剰冷媒量は少なくなる。このような条件では、第1返油管5からは、濃度の高い冷凍機油が流入し、出口管3を経て圧縮機55に吸入される。第2密閉容器6には、第1密閉容器1からオーバーフローした液冷媒が流入し、液冷媒が滞留する。第2返油管9からは液冷媒が流出するが、液ヘッドが小さく、液バック率は減少する。このときは、蒸発温度が密度逆転温度より高いので、第1開閉弁15は閉状態となっており、動力損失はない。
Under the conditions shown in FIG. 6B, the evaporation temperature becomes higher than the density inversion temperature, and the refrigerating
図6(c)に示す条件では、蒸発温度がさらに高くなり、第1密閉容器1内には冷凍機油のみが滞留する。このような条件のときは、余剰冷媒がなく液ヘッドは小さい。一方で、冷媒循環流量が多く、圧縮機55からの油流出量は多くなる。すなわち、小さい液ヘッドで返油を行なう必要があるが、圧損は流速の2乗に比例して大きくなるため、冷媒循環量が多くなると第1返油管5に大きな吸引力が作用し、小さい液ヘッドでも返油が行なえるようになる。このときも、図6(b)と同様に、蒸発温度が密度逆転温度より高いので、第1開閉弁15は閉状態となっており、動力損失はない。
Under the conditions shown in FIG. 6C, the evaporation temperature is further increased, and only the refrigerating machine oil stays in the first sealed container 1. Under such conditions, there is no excess refrigerant and the liquid head is small. On the other hand, the refrigerant circulation flow rate is large, and the amount of oil outflow from the
実施の形態1では、図5に示すように、低蒸発温度域で油密度が液冷媒密度より小さくなり、かつ、非相溶性もしくは弱相溶性となる冷凍機油を用いた場合を例に示したが、これに限定するものではない。すなわち、相溶性の冷凍機油でも、低温条件で一時的に油濃度の高い層が油濃度の低い層の上に二層分離する場合(たとえば、冷凍サイクル装置Aを停止していたような場合)があるため、相溶性の冷凍機油に実施の形態1の特徴事項を適用しても同様の効果が期待できる。 In the first embodiment, as shown in FIG. 5, an example in which a refrigerating machine oil whose oil density is lower than the liquid refrigerant density and incompatible or weakly compatible in a low evaporation temperature range is shown. However, the present invention is not limited to this. That is, even when the compatible refrigerating machine oil is used, a layer having a high oil concentration temporarily separates into a layer having a low oil concentration under a low temperature condition (for example, when the refrigeration cycle apparatus A is stopped). Therefore, the same effect can be expected even if the features of the first embodiment are applied to the compatible refrigerating machine oil.
以上のように、実施の形態1に係るアキュムレーター50によれば、油濃度の高い層と油濃度の低い層とが逆転する場合にも、小さな動力を追加するだけで、圧縮機55への返油を実現することができる。すなわち、限られた条件でのみ小さな動力が付加されるだけなので、広い運転範囲で圧縮機55への返油を効率よく実現できることになる。したがって、冷凍サイクル装置Aは、アキュムレーター50を備えたことにより、高性能で、かつ圧縮機55の摺動部の焼き付き等のない信頼性の高いものとなる。
As described above, according to the
なお、実施の形態1では、冷媒噴射管10を圧縮機55の吐出側に接続し、高温・高圧状態のガス冷媒を冷媒噴射管10に導くようにしたが、これに限定するものではない。つまり、冷媒噴射管10の上流側接続部が、冷凍サイクル装置A内の第2密閉容器6内の圧力より高ければ、別の圧力配管や圧力容器に接続されていても、同様の効果が得られる。また、実施の形態1では、冷媒噴射管10を第2密閉容器6の内部に突き出し、複数の冷媒噴射孔11が第2密閉容器6の内部に配置されるようにしたが、第2密閉容器6の外周面に接続させるようにしても、同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係るアキュムレーター50Bの断面構成例を模式的に示す概略縦断面図である。図8は、実施の形態2に係るアキュムレーター50Bを備えた冷凍サイクル装置Bの構成を模式的に示す回路構成図である。図6を参照しながら、図7及び図8に基づいて、実施の形態2に係るアキュムレーター50Bの特徴事項について説明する。なお、図7では、アキュムレーター50B内に液冷媒7と冷凍機油8を貯留している状態を例に示している。また、実施の形態2では、実施の形態1と同一部分には同一符号を付し、実施の形態1との相違点を中心に説明するものとする。
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a sectional configuration example of the
実施の形態2に係るアキュムレーター50B及び冷凍サイクル装置Bは、第1返油管5に第2開閉弁16を設けている点で実施の形態1に係るアキュムレーター50及び冷凍サイクル装置Aと相違している。図6(a)に示す密度逆転温度より低い蒸発温度条件においては、第1密閉容器1に余剰冷媒が貯留され、液ヘッドも大きいために、第1返油管5から圧縮機55へ大量に液バックし、圧縮機55の摺動部に多量の液冷媒が供給され、軸受の耐久性が低下する恐れがある。
The
そこで、実施の形態2では、第1返油管5に第2開閉弁16を設けるようにしている。制御手段23は、図8に示す圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50Bの吸入側の圧力もしくは温度によって第2開閉弁16の開閉を制御している。制御手段23は、圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50Bの吸入側の圧力もしくは温度が所定値以下(たとえば、温度検知の場合、密度逆転温度の値+5Kより小さい値等)であると判断すると、第2開閉弁16を閉じるように制御する。つまり、制御手段23は、圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50Bの吸入側の圧力もしくは温度によって、第2密閉容器6に滞留する冷凍機油と冷媒の状態を判断し、第2開閉弁16の開閉を制御している。
Therefore, in the second embodiment, the second opening / closing
したがって、実施の形態2に係るアキュムレーター50B及び冷凍サイクル装置Bによれば、実施の形態1で説明した効果に加え、図6(a)に示す密度逆転温度より低い蒸発温度条件においても、第1返油管5から液冷媒が流出しないので、液バック率を大幅に低減できる効果がある。
Therefore, according to the
実施の形態3.
図9は、本発明の実施の形態3に係るアキュムレーター50Cの断面構成例を模式的に示す概略縦断面図である。図10は、実施の形態3に係るアキュムレーター50Cを備えた冷凍サイクル装置Cの構成を模式的に示す回路構成図である。図9及び図10に基づいて、実施の形態3に係るアキュムレーター50Cの特徴事項について説明する。なお、図9では、アキュムレーター50C内に液冷媒7と冷凍機油8を貯留している状態を例に示している。また、実施の形態3では、実施の形態1及び実施の形態2と同一部分には同一符号を付し、実施の形態1及び実施の形態2との相違点を中心に説明するものとする。
FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a sectional configuration example of an
実施の形態3に係るアキュムレーター50Cは、蒸発温度が密度逆転温度より低くなる条件(図6(a)参照)において、第2密閉容器6に貯留される液冷媒と冷凍機油の層分離を解消するための機構として、第2密閉容器6の外側に加熱装置の一種である加熱ヒーター12を設けている点で実施の形態1に係るアキュムレーター50及び実施の形態2に係るアキュムレーター50Bと相違している。この加熱ヒーター12が第2密閉容器6に貯留される冷凍機油と液冷媒の滞留状態を変動させる外部入力手段として機能する。したがって、アキュムレーター50Cにおいては、第2密閉容器6に冷媒噴射管10が接続されていない。
The
図9に示すように、アキュムレーター50Cは、第2密閉容器6の外周に加熱ヒーター12が設けられている。制御手段23は、図10に示す圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50Cの吸入側の圧力もしくは温度によって加熱ヒーター12の通電を制御している。制御手段23は、圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50Cの吸入側の圧力もしくは温度が所定値以下(たとえば、温度検知の場合、密度逆転温度の値+5Kより小さい値等)であると判断すると、加熱ヒーター12によって第2密閉容器6を加熱するように制御する。つまり、制御手段23は、圧力検知手段21もしくは温度検知手段22によって検知されたアキュムレーター50Cの吸入側の圧力もしくは温度によって、第2密閉容器6に滞留する冷凍機油と冷媒の状態を判断し、加熱ヒーター12を制御している。
As shown in FIG. 9, the
加熱ヒーター12により第2密閉容器6が加熱されると、第2密閉容器6内で温度差が生じ、第2密閉容器6に貯留されている液体内で対流(図中矢印)が起こり、安定した層分離状態が崩れることになる。実施の形態3では、この現象を利用して、第2返油管9から冷凍機油を回収させるようにしたものである。
When the second
したがって、実施の形態3に係るアキュムレーター50C及び冷凍サイクル装置Cによれば、実施の形態1及び実施の形態2で説明した効果に加え、実施の形態1と同様、第2密閉容器6内の液冷媒量を少なくした状態で、加熱ヒーター12による加熱を行なうので、層分離状態を解消するのに必要なヒーター入力が小さくて済み、性能低下を抑制しながら、冷凍機油を回収できる効果がある。
Therefore, according to the
実施の形態4.
図11は、本発明の実施の形態4に係るアキュムレーター50Dの断面構成例を模式的に示す概略縦断面図である。図11に基づいて、実施の形態4に係るアキュムレーター50Dの特徴事項について説明する。なお、図11では、アキュムレーター50D内に液冷媒7と冷凍機油8を貯留している状態を例に示している。また、実施の形態4では、実施の形態1〜実施の形態3と同一部分には同一符号を付し、実施の形態1〜実施の形態3との相違点を中心に説明するものとする。
FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a sectional configuration example of an
実施の形態4に係るアキュムレーター50Dは、密閉容器1A内に仕切り板4aを水平に設置し、密閉容器1A内を第1空間1aと第2空間6aに分けている点で実施の形態1〜実施の形態3に係るアキュムレーター50、アキュムレーター50B、アキュムレーター50Cと相違している。つまり、実施の形態1〜実施の形態3では、第1密閉容器1と第2密閉容器6とを分離した状態を示したが、実施の形態4では、1つの密閉容器の内部を仕切ることで第1密閉容器1に相当する第1空間1a、第2密閉容器6に相当する第2空間6aを形成し、実施の形態1〜実施の形態3と同様の構成を実現したものである。
The
したがって、実施の形態4に係るアキュムレーター50Dによれば、実施の形態1〜実施の形態3で説明した効果に加え、1つの密閉容器1Aで構成できるので、アキュムレーター自体をコンパクトにすることができる。また、アキュムレーター50Dを備えた冷凍サイクル装置によれば、アキュムレーター50Dのコンパクト化に伴い、重量低減や省スペース化が図れることになる。
Therefore, according to the
実施の形態5.
図12は、本発明の実施の形態5に係るアキュムレーター50Eの断面構成例を模式的に示す概略縦断面図である。図12に基づいて、実施の形態5に係るアキュムレーター50Eの特徴事項について説明する。なお、図12では、アキュムレーター50E内に液冷媒7と冷凍機油8を貯留している状態を例に示している。また、実施の形態5では、実施の形態1〜実施の形態4と同一部分には同一符号を付し、実施の形態1〜実施の形態4との相違点を中心に説明するものとする。
FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view schematically showing a sectional configuration example of an
実施の形態5に係るアキュムレーター50Eは、密閉容器1B内に、所定の高さに開口部4bを有する仕切り板4aを垂直に設置し、密閉容器1B内を左右の空間(紙面右側の空間が第1空間1a1(実施の形態4の第1空間1aに相当)、紙面右側の空間が第2空間6a1(実施の形態4の第2空間6aに相当))に分けている点で実施の形態4に係るアキュムレーター50Dと相違している。つまり、実施の形態4では、第1空間1aと第2空間6aとが縦型に配置されている状態を示したが、実施の形態5では、第1空間1aと第2空間6aとが横型に配置されているのである。
The
したがって、実施の形態5に係るアキュムレーター50Eでは、1つの密閉容器1Bを左右に区切るように仕切り板4aを設け、この仕切り板4aの所定高さに開口部4bを設けることで、実施の形態4のオーバーフロー管4の機能を持たせている。つまり、開口部4bがオーバーフロー手段として機能する。よって、実施の形態5に係るアキュムレーター50Eによれば、実施の形態1〜実施の形態4で説明した効果に加え、密閉容器1B内の仕切りとオーバーフロー管とを1つの部品(仕切り板4a)で構成したので、1つの密閉容器1Bで構成できるとともに、部品点数を削減でき、コンパクトで低コストなものとなる。
Therefore, in the
なお、本発明の実施の形態を分けて説明してきたが、各実施の形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。各実施の形態を適宜組み合わせるようにすれば、各実施の形態の特徴事項による効果を重畳的に得ることができる。 In addition, although embodiment of this invention was divided and demonstrated, you may make it combine each embodiment suitably. If the embodiments are appropriately combined, the effects of the features of the embodiments can be obtained in a superimposed manner.
1 第1密閉容器、1A 密閉容器、1B 密閉容器、1a 第1空間、1a1 第1空間、2 入口管、3 出口管、4 オーバーフロー管、4a 仕切り板、4b 開口部、5 第1返油管、6 第2密閉容器、6a 第2空間、6a1 第2空間、7 液冷媒、8 冷凍機油、9 第2返油管、10 冷媒噴射管、11 冷媒噴射孔、12 加熱ヒーター、15 第1開閉弁、16 第2開閉弁、21 圧力検知手段、22 温度検知手段、23 制御手段、50 アキュムレーター、50B アキュムレーター、50C アキュムレーター、50D アキュムレーター、50E アキュムレーター、52 四方弁、52a 第1口、52b 第2口、52c 第3口、52d 第4口、53 室外熱交換器、55 圧縮機、57 膨張弁、59 室内熱交換器、100 室外ユニット、200 室内ユニット、A 冷凍サイクル装置、B 冷凍サイクル装置、C 冷凍サイクル装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st airtight container, 1A airtight container, 1B airtight container, 1a 1st space, 1a1 1st space, 2 inlet pipe, 3 outlet pipe, 4 overflow pipe, 4a partition plate, 4b opening part, 1st oil return pipe, 6 second sealed container, 6a second space, 6a1 second space, 7 liquid refrigerant, 8 refrigerating machine oil, 9 second oil return pipe, 10 refrigerant injection pipe, 11 refrigerant injection hole, 12 heater, 15 first on-off valve, 16 Second open / close valve, 21 Pressure detection means, 22 Temperature detection means, 23 Control means, 50 Accumulator, 50B Accumulator, 50C Accumulator, 50D Accumulator, 50E Accumulator, 52 Four-way valve, 52a First opening, 52b 2nd port, 52c 3rd port, 52d 4th port, 53 Outdoor heat exchanger, 55 Compressor, 57 Expansion valve, 59 Indoor heat exchanger, 00 outdoor unit, 200 indoor unit, A refrigeration cycle apparatus, B refrigeration cycle apparatus, C refrigeration cycle apparatus.
Claims (14)
前記第1液溜め容器の上部空間に開口する入口管と、
前記第1液溜め容器の下部空間に開口する第1返油管と、
前記第1液溜め容器の下流側に設けた第2液溜め容器と、
前記第1液溜め容器と前記第2液溜め容器に連通しているオーバーフロー手段と、
前記第2液溜め容器の下部空間に開口する第2返油管と、
前記第2液溜め容器の上部空間に開口する出口管と、
前記第2液溜め容器に貯留される冷凍機油と冷媒の滞留状態を変動させる外部入力手段と、を有している
ことを特徴とする受液器。 A first liquid reservoir;
An inlet pipe opening into the upper space of the first liquid reservoir;
A first oil return pipe that opens into a lower space of the first liquid reservoir;
A second liquid reservoir provided downstream of the first liquid reservoir;
Overflow means communicating with the first liquid reservoir and the second liquid reservoir;
A second oil return pipe that opens into a lower space of the second liquid reservoir;
An outlet pipe opening into the upper space of the second liquid reservoir;
A liquid receiver, comprising: refrigerating machine oil stored in the second liquid storage container; and external input means for changing a retention state of the refrigerant.
それぞれ独立した密閉容器で構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の受液器。 The first liquid reservoir and the second liquid reservoir are
The liquid receiver according to claim 1, wherein each liquid receiver is composed of an independent sealed container.
1つの密閉容器が仕切り板によって区切られた第1空間と第2空間とで構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の受液器。 The first liquid reservoir and the second liquid reservoir are
The liquid receiver according to claim 1, wherein one sealed container is configured by a first space and a second space separated by a partition plate.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の受液器。 The overflow means is constituted by a pipe having an upstream side opened to a predetermined height in the first liquid reservoir and a downstream side opened to an upper space of the second liquid reservoir. The liquid receiver as described in any one of 1-3.
ことを特徴とする請求項3に記載の受液器。 The liquid receiver according to claim 3, wherein the overflow unit is configured by an opening provided in the partition plate that divides the first space and the second space.
前記外部入力手段を、
上流側が前記冷媒回路内における前記第2液溜め容器の内圧よりも高い圧力を有している位置に連結され、下流側が前記第2液溜め容器の内部に開口されている冷媒噴射管で構成している
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。 The liquid receiver according to any one of claims 1 to 5 is provided on a suction side of a compressor constituting a refrigerant circuit,
The external input means;
The upstream side is connected to a position having a pressure higher than the internal pressure of the second liquid reservoir container in the refrigerant circuit, and the downstream side is constituted by a refrigerant injection pipe opened to the inside of the second liquid reservoir container. A refrigeration cycle apparatus characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 6, wherein a first on-off valve is provided in the refrigerant injection pipe outside the second liquid reservoir.
前記外部入力手段を、
前記第2液溜め容器を加熱する加熱装置で構成している
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。 The liquid receiver according to any one of claims 1 to 5 is provided on a suction side of a compressor constituting a refrigerant circuit,
The external input means;
A refrigeration cycle apparatus comprising a heating device for heating the second liquid reservoir.
ことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle according to any one of claims 6 to 8, wherein a second on-off valve is provided in the first oil return pipe outside the first liquid reservoir and the second liquid reservoir. apparatus.
ことを特徴とする請求項6〜9のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 The state of the refrigerating machine oil and the refrigerant staying in the second liquid reservoir is determined by at least one of the refrigerant pressure and temperature on the suction side of the liquid receiver, and the first on-off valve is opened or closed, or the first The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 6 to 9, further comprising: a two-layer separation detection control unit that controls opening and closing of the two on-off valves or energization of the heating device.
液冷媒の上層に冷凍機油の層があると判断すると、前記第1開閉弁を開放、もしくは、前記第2開閉弁を閉止、または、前記加熱装置をONし、
冷凍機油と冷媒とが相溶状態または液冷媒の下層に冷凍機油の層があると判断すると、前記第2開閉弁を閉止、もしくは、前記第1開閉弁を開放、または、前記加熱装置をOFFする
ことを特徴とする請求項10に記載の冷凍サイクル装置。 The two-layer separation detection control means is
When it is determined that there is a refrigeration oil layer above the liquid refrigerant, the first on-off valve is opened, or the second on-off valve is closed, or the heating device is turned on,
If it is determined that the refrigerating machine oil and the refrigerant are in a compatible state or that there is a refrigerating machine oil layer below the liquid refrigerant, the second on-off valve is closed, the first on-off valve is opened, or the heating device is turned off. The refrigeration cycle apparatus according to claim 10.
ことを特徴とする請求項6〜11のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 Refrigerating machine oil is used in which the oil density is lower than the refrigerant density when the evaporation temperature is lower than a predetermined value, and the incompatible or weakly compatible oil is used. The refrigeration cycle apparatus according to item.
ことを特徴とする請求項6〜12のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigerant | coolant which becomes a supercritical state in the high voltage | pressure side is used. The refrigeration cycle apparatus as described in any one of Claims 6-12 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項13に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 13, wherein the liquid receiver is an accumulator or a receiver.
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