JP2013076498A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機(21,22)及び膨張機(24)が接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路(11)を備えた冷凍装置には、膨張機(24)の運転が故障領域に至らないように、膨張機(24)の入口と出口との冷媒の差圧ΔPを調整する差圧調整機構(27,28,80)が設けられる。
【選択図】図1
Description
室外ユニット(20)は、室外回路(20a)を備えている。室外回路(20a)には、2台の圧縮機(21,22)、室外熱交換器(23)、膨張機(24)、気液分離器(25)、四方切換弁(26)、インジェクション管(27)、及びバイパス管(29)が接続される。
気液分離器(25)には、冷媒流入管(31)と冷媒流出管(32)とインジェクション管(27)とが接続している。冷媒流入管(31)とインジェクション管(27)の各開口端は、気液分離器(25)の内部上方側(気相側)に開口する。冷媒流出管(32)の開口端は、気液分離器(25)の内部下方側(液相側)に開口する。
3つの室内ユニット(60)は、室内回路(61)をそれぞれ備えている。室内回路(61)には、室内熱交換器(62)と室内膨張弁(63)とが接続される。
冷媒回路(11)には、低圧圧力センサ(71)、高圧圧力センサ(72)、膨張機入口圧力センサ(73)、膨張機入口温度センサ(74)、及び膨張機出口温度センサ(75)が設けられている。低圧圧力センサ(71)は、吸入管(36)内の冷媒の圧力を検出する。高圧圧力センサ(72)は、吐出管(35)内の冷媒の圧力を検出する。膨張機入口圧力センサ(73)は、膨張機(24)の入口側の冷媒の圧力を検出する。膨張機入口温度センサ(74)は、膨張機(24)の入口側の冷媒の温度を検出する。膨張機出口温度センサ(75)は、冷媒流出管(32)内の冷媒の温度を検出する。冷媒流出管(32)内の冷媒は、気液二相状態となっている。このため、膨張機出口温度センサ(75)で冷媒の温度を検出することで、この冷媒の温度に相当する飽和圧力を求めることができる。つまり、膨張機出口温度センサ(75)は、実質的には、膨張機(24)の出口の冷媒の圧力を検出する圧力検出部を構成している。なお、膨張機出口温度センサ(75)に代えて、膨張機(24)の出口の冷媒の圧力を検出する圧力検出部を用いてもよい。
空気調和機(10)の基本的な運転動作について図1を参照しながら説明する。空気調和機(10)は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて実行する。
冷房運転では、四方切換弁(26)が図1の実線で示す状態となり、室外膨張弁(45)が全閉され、室内膨張弁(63)が所定開度で開放される。低段側圧縮機(21)及び高段側圧縮機(22)によって圧縮されて吐出された高圧冷媒は、室外熱交換器(23)を流れて室外空気へ放熱する。放熱した冷媒は、ブリッジ回路(40)の第1配管(41)を通過し、内部熱交換器(47)の第1流路(47a)と、中間インジェクション管(48)とに分流する。中間インジェクション管(48)を流れる冷媒は、中間減圧弁(49)によって減圧されて中間圧力となり、内部熱交換器(47)の第2流路(47b)を流れる。内部熱交換器(47)では、第2流路(47b)の冷媒が、第1流路(47a)の冷媒から吸熱して蒸発する。これにより、第1流路(47a)の冷媒が冷却される。第2流路(47b)で蒸発した冷媒は、高段側圧縮機(22)に吸入される。
暖房運転では、四方切換弁(26)が図1の破線で示す状態となり、室外膨張弁(45)及び室内膨張弁(63)が所定開度で開放される。低段側圧縮機(21)及び高段側圧縮機(22)によって圧縮されて吐出された高圧冷媒は、各室内熱交換器(62)を流れて室内空気へ放熱する。放熱した冷媒は、ブリッジ回路(40)の第2配管(42)を通過し、内部熱交換器(47)の第1流路(47a)を流れて冷却される。
本実施形態では、膨張機(24)の軸受荷重、及びトルクが所定の許容値を超えないように、膨張機(24)の前後の差圧ΔPが調整される。この点について以下に詳細に説明する。
上記実施形態では、膨張機(24)の運転が故障領域に至らないように、膨張機(24)の前後の差圧ΔPを調整している。これにより、膨張機(24)のトルクが増大して脱調が生じたり、膨張機(24)の軸受荷重が増大して軸受けの潤滑不良が生じたりするのを未然に回避できる。その結果、膨張機(24)で安定した運転を行うことができ、空気調和機(10)の信頼性を確保できる。
上記実施形態については、以下のような変形例としてもよい。
上記実施形態に係る差圧閾値ΔPthや、上記変形例に係るトルク閾値ΔNthは、膨張機(24)の回転数に応じて変化する変動値であってもよい。つまり、トルクや軸受荷重の許容値は、厳密には膨張機(24)の回転数によっても変化する。従って、膨張機(24)の回転数を考慮して差圧閾値ΔPthやトルク閾値ΔNthを決定することで、膨張機(24)の運転が故障領域に至るのをより確実に回避できる。
11 冷媒回路
21 低段側圧縮機(圧縮機)
22 高段側圧縮機(圧縮機)
24 膨張機
27 インジェクション管(差圧調整機構)
28 ガス抜き弁(差圧調整機構、圧力調整弁)
80 コントローラ(差圧調整機構、トルク推定部)
Claims (6)
- 圧縮機(21,22)及び膨張機(24)が接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路(11)を備えた冷凍装置であって、
前記膨張機(24)の運転が故障領域に至らないように、該膨張機(24)の入口と出口との冷媒の差圧ΔPを調整する差圧調整機構(27,28,80)を備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1において、
前記差圧調整機構(27,28,80)は、前記膨張機(24)の出口側と前記圧縮機(21,22)の吸入側とを繋ぐインジェクション管(27)と、該インジェクション管(27)に接続される圧力調整弁(28)とを有することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1又は2において、
前記差圧調整機構(27,28,80)は、該膨張機(24)の入口と出口との差圧ΔPが、所定の差圧閾値ΔPthを越えないように前記差圧ΔPを調整することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1又は2において、
前記差圧調整機構(27,28,80)は、前記膨張機(24)のトルクを推定するトルク推定部(80)を有し、該トルク推定部(80)で推定したトルクNが所定のトルク閾値Nthを越えないように前記差圧ΔPを調整することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項4において、
前記トルク推定部(80)は、前記膨張機(24)の入口冷媒の圧力と該膨張機(24)の出口冷媒の圧力とを少なくとも用いて、前記膨張機(24)のトルクを推定することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項4において、
前記トルク推定部(80)は、前記膨張機(24)の回収動力を用いて、前記膨張機(24)のトルクを推定することを特徴とする冷凍装置。
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- 2011-09-30 JP JP2011216077A patent/JP5751119B2/ja active Active
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