JP2014211293A - 冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】流路の切り換えを行うために圧力差によって移動させる第1弁可動部26mおよび切り換え対象の流路として低段の第1圧縮部21から吐出された冷媒が流れる流路を有している第1四路切換弁26と、流路の切り換えを行うために圧力差によって移動させる第4部可動部29mおよび切り換え対象の流路として第4圧縮部24から吐出された冷媒が流れる流路を有している第4四路切換弁29と、第1弁可動部26mおよび第4弁可動部29mの両方に対して、第4圧縮部24から吐出された冷媒と第1圧縮部21に吸入される冷媒との圧力差を作用させて、第1弁可動部26mおよび第4弁可動部29mの両方を動かして接続状態の切り換えを行うパイロット弁16と、を備えている。
【選択図】図2
Description
図1、図4および図6は、空気調和装置1の概略構成図である。このうち、図4は、冷房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表しており、図6は、暖房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。
四段圧縮機20は、密閉容器内に、第1圧縮部21、第2圧縮部22、第3圧縮部23、第4圧縮部24および圧縮機駆動モータ(図示せず)が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、4つの圧縮部21〜24を駆動する。すなわち、四段圧縮機20は、4つの圧縮部21〜24が単一の駆動軸に連結された一軸四段の圧縮構造を有している。四段圧縮機20では、第1圧縮部21、第2圧縮部22、第3圧縮部23および第4圧縮部24が、この順番で直列に配管接続される。第1圧縮部21は、第1吸入管21aから冷媒を吸い込み、第1吐出管21bへと冷媒を吐出する。なお、第1吸入管21aには、流れる冷媒の吸入圧力を検出するための吸入圧力センサ21pが設けられている。第2圧縮部22は、第2吸入管22aから冷媒を吸い込み、第2吐出管22bへと冷媒を吐出する。第3圧縮部23は、第3吸入管23aから冷媒を吸い込み、第3吐出管23bへと冷媒を吐出する。第4圧縮部24は、第4吸入管24aから冷媒を吸い込み、第4吐出管24bへと冷媒を吐出する。なお、第4吐出管24bには、流れる冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ24pが設けられている。
四路切換弁群25は、第1四路切換弁26、第2四路切換弁27、第3四路切換弁28および第4四路切換弁29と、これらの接続状態を切り換えるためのパイロット弁16と、高圧引用管36、低圧引用管38、第1作用管37、第2作用管39を有している。四路切換弁群25は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えるために設けられている。図2は、四路切換弁群25が冷房運転状態となるように接続切り換えされた状態を示している。図3は、四路切換弁群25が暖房運転状態となるように接続切り換えされた状態を示している。なお、図2および図3中において、「LP」は第1圧縮部21が吸入する冷媒圧力を示しており、「MP1」は、第1圧縮部21が吐出して第2圧縮部22に向かう冷媒圧力を示しており、「MP2」は、第2圧縮部22が吐出して第3圧縮部23に向かう冷媒圧力を示しており、「MP3」は、第3圧縮部23が吐出して第4圧縮部24に向かう冷媒圧力を示しており、「HP」とは第4圧縮部24が吐出した冷媒圧力を示している。
室外熱交換器40は、上述のように、第1室外熱交換器41、第2室外熱交換器42、第3室外熱交換器43および第4室外熱交換器44から構成されている。冷房運転時には、第1〜第3室外熱交換器41〜43が、圧縮途中の冷媒(中間圧冷媒)を冷やすインタークーラとして機能し、第4室外熱交換器44が、最も高圧の冷媒を冷やすガスクーラ(冷媒の熱を放熱する放熱器)として機能する。第4室外熱交換器44は、第1〜第3室外熱交換器41〜43よりも容量が大きい。また、暖房運転時には、第1〜第4室外熱交換器41〜44の全てが、低圧の冷媒の蒸発器(加熱器)として機能する。
第1室外膨張弁47は、第1〜第3室外熱交換器41〜43からそれぞれ延びる第5〜第7配管41b〜43bの全てと接続されている共通配管47aの途中に設けられている。共通配管47aは、後述する過冷却熱交換器91を流出した過冷却冷媒が流れる過冷却冷媒配管84と合流し、ブリッジ回路49の第2室外膨張弁48と第1逆止弁49aとの間に接続される。
ブリッジ回路49は、第1逆止弁49a、第2逆止弁49b、第3逆止弁49c、および、第2室外膨張弁48が順に接続され、第1逆止弁49aと第2室外膨張弁48とが接続された回路を構成している。第1逆止弁49aは、第2室外膨張弁48側とは反対側に向かう冷媒流れのみを許容する。第3逆止弁49cは、第2室外膨張弁48側とは反対側に向かう冷媒流れのみを許容する。第2逆止弁49bは、第1逆止弁49a側に向かう冷媒流れは許容せず、第3逆止弁49c側に向かう冷媒流れのみを許容する。
エコノマイザ回路50は、ブリッジ回路49の第2逆止弁49bと第3逆止弁49cとの間の部分と、液ガス熱交換器61もしくは膨張機構70と、の間に設けられている。エコノマイザ回路50は、エコノマイザ熱交換器51と、エコノマイザインジェクション配管53と、エコノマイザ膨張弁52を有している。
液ガス熱交回路60は、エコノマイザ熱交換器51と膨張機構70の間に設けられており、液ガス熱交換器61と、第1液ガス開閉弁62および第2液ガス開閉弁63を有している。
膨張機構70は、エコノマイザ熱交換器51もしくは液ガス熱交換器61から流れてきた高圧の冷媒を減圧・膨張させ、気液二相状態の中間圧の冷媒をレシーバ81へと流す。すなわち、冷房運転時には、膨張機構70は、高圧冷媒のガスクーラ(放熱器)として機能する室外の第4室外熱交換器44から、低圧冷媒の蒸発器として機能する第1、第2室内熱交換器12a、13aに送られる冷媒を減圧する。また、暖房運転時には、膨張機構70は、高圧冷媒の放熱器として機能する第1、第2室内熱交換器12a、13aから、低圧冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器40に送られる冷媒を減圧する。
レシーバ81は、膨張機構70を出た気液二相状態の中間圧の冷媒を、天井面から内部空間に流入させ、液冷媒とガス冷媒とに分離する。
過冷却回路90は、レシーバ81と、ブリッジ回路49の第1逆止弁49aと第2室外膨張弁48の間の部分と、の間に設けられている。過冷却回路90は、過冷却熱交換器91と、過冷却インジェクション配管93と、過冷却膨張弁92と、を有している。
第1室内熱交換器12aは、第1室内ユニット12に設けられている。第2室内熱交換器13aは、第2室内ユニット13に設けられている。
第1室内膨張弁12bは、第1室内ユニット12に設けられている。この第1室内膨張弁12bは、第1室内熱交換器12aに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。第1室内膨張弁12bは、液冷媒連絡配管14と第1室内熱交換器12aとの間に配置されている。
制御部7は、室外ユニット11および第1室内ユニット12、第2室内ユニット13の電子部品が実装された各制御基板が通信線で結ばれて構成されているもので、四段圧縮機20の圧縮機駆動モータや四路切換弁群25(より具体的には、パイロット弁16)、各膨張弁12b,13b,47,48,52,72,82,92等と接続される。この制御部7は、外部から入力された室内設定温度、図示しない温度センサや圧力センサの計測値などの情報に基づいて、圧縮機駆動モータの回転数制御や膨張弁開度の調節や室内送風ファンや室外送風ファンの風量調節などを行う。
空気調和装置1の動作について、図2〜図7を参照しながら説明する。
冷房運転時は、四路切換弁群25が図2で示す接続状態に切り換えられ、図4に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機20、室外熱交換器40、膨張機構70、第1室内熱交換器12a、第2室内熱交換器13aの順に冷媒回路内を循環する。以下、冷房運転時における空気調和装置1の動作について、図4および図5を参照しながら説明する。
暖房運転時は、四路切換弁群25が図3で示す接続状態に切り換えられ、図6に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機20、第1室内熱交換器12a、第2室内熱交換器13a、膨張機構70、室外熱交換器40の順に冷媒回路内を循環する。以下、暖房運転時における空気調和装置1の動作について、図6および図7を参照しながら説明する。
クルを行う。
パイロット弁16は、上述したように、冷房運転時には、図2に示すように、高圧引用ポート16aにおいて引用してきた高圧を、第1作用ポート16bに作用するように、内部の接続状態を電気的エネルギによって切り換える。これにより、第4四路切換弁29の第1ポート29aを流れる高圧冷媒の圧力を、パイロット弁16の高圧引用ポート16a、第1作用ポート16b、および、第1作用管37を介して、第1四路切換弁26の第1圧力作用部26x、第2四路切換弁27の第1圧力作用部27x、第3四路切換弁28の第1圧力作用部28x、および、第4四路切換弁29の第1圧力作用部29xにそれぞれ作用させることが可能になっている。
空気調和装置1では、冷房運転状態と暖房運転状態とを切り換える際に、パイロット弁16において電気的エネルギを用いた接続状態の切り換えが行われることで、第1四路切換弁26の第1弁可動部26m、第2四路切換弁27の第2弁可動部27m、第3四路切換弁28の第3弁可動部28m、第4四路切換弁29の第4弁可動部29mの全てを、十分な圧力差によって確実に切り換えることができる。
(5−1)変形例A
上記実施形態では、4つの四路切換弁26〜29が設けられた空気調和装置1を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、4段圧縮の冷凍サイクルを行う空気調和装置1を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、複数の四路切換弁26〜29に対して、1つのパイロット弁16が設けられた空気調和装置1を例に挙げて説明した。
上記実施形態および上記各変形例において、例えば、冷凍サイクルにおいて4種類以上の冷媒圧力が存在している場合には、当該4種類以上の冷媒圧力のうち、最低の冷媒圧力と、2番目に低い冷媒圧力と、の圧力差を用いて四路切換弁の切り換えを行うことが無いことが好ましい。4つ以上の複数種類の冷媒圧力が存在する場合に、最低の冷媒圧力と、2番目に低い冷媒圧力と、の圧力差は非常に小さくなりがちであり、当該圧力差を用いた四路切換弁の切り換えでは、切り換えを確実に完了させることが困難になるおそれがあるためである。
上記実施形態および各変形例では、切り換え弁が四路切換弁である場合を例に挙げて説明した。
7 制御部
16 パイロット弁(電気的切換弁)
20 四段圧縮機
21 第1圧縮部
22 第2圧縮部
23 第3圧縮部
24 第4圧縮部
25 四路切換弁群
26 第1四路切換弁
27 第2四路切換弁
28 第3四路切換弁
29 第4四路切換弁
30 四路接続配管
36 高圧引用管(高圧細流路)
37 第1作用管(第1細流路)
38 低圧引用管(低圧細流路)
39 第2作用管(第2細流路)
40 室外熱交換器
41 第1室外熱交換器
42 第2室外熱交換器
43 第3室外熱交換器
44 第4室外熱交換器
47 第1室外膨張弁
48 第2室外膨張弁
49 ブリッジ回路
50 エコノマイザ回路
51 エコノマイザ熱交換器
52 エコノマイザ膨張弁
53 エコノマイザインジェクション配管
60 液ガス熱交回路
61 液ガス熱交換器
62 第1液ガス開閉弁
63 第2液ガス開閉弁
64t 合流冷媒温度センサ
70 膨張機構
71 膨張機
72 膨張弁
80 分離ガス配管
81 レシーバ
82 分離ガス膨張弁
83 液冷媒出口管
90 過冷却回路
90t 過冷却温度センサ
91 過冷却熱交換器
92 過冷却膨張弁
93 過冷却インジェクション配管
Claims (3)
- 第1の圧力の冷媒が流れる第1流路と、
前記第1の圧力よりも小さい第2の圧力の冷媒が流れる第2流路と、
前記第2の圧力より小さい第3の圧力の冷媒が流れる第3流路と、
圧力が異なる2つの冷媒の圧力を作用させることで動かすことが可能な第1弁可動部を有しており、前記第1弁可動部が動くことで流路の接続状態の切り換えが行われ、切り換え対象の流路として前記第1流路を含んでいる第1切換弁(27、28,29)と、
圧力が異なる2つの冷媒の圧力を作用させることで動かすことが可能な第2弁可動部を有しており、前記第2弁可動部が動くことで流路の接続状態の切り換えが行われ、切り換え対象の流路として前記第2流路を含んでいる第2切換弁(26、27、28)と、
前記第1切換弁および前記第2切換弁の両方に対して、前記第1の圧力と前記第3の圧力との圧力差の作用のさせ方を切り換えることで、前記第1弁可動部および前記第2弁可動部の両方を動かして接続状態の切り換えを行う電気的切換弁(16)と、
を備えた冷凍装置(1)。 - 前記第1の圧力を前記電気的切換弁に導くための流路であって、前記高圧流路よりも細い流路である高圧細流路(36)と、
前記第3の圧力を前記電気的切換弁に導くための流路であって、前記低圧流路よりも細い流路である低圧細流路(38)と、
前記電気的切換弁に導かれた前記第1の圧力および前記第3の圧力のうちの前記電気的切換弁による切り換え状態に応じて定まるいずれか一方を、前記第1切換弁および前記第2切換弁の両方に作用させるための流路であって、前記低圧流路よりも細い流路である第1細流路(37)と、
前記電気的切換弁に導かれた前記第1の圧力および前記第3の圧力のうちの前記電気的切換弁による切り換え状態に応じて定まるいずれか他方を、前記第1切換弁および前記第2切換弁の両方に作用させるための流路であって、前記低圧流路よりも細い流路である第2細流路(39)と、
をさらに備えた請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記第1の圧力より小さく前記第2の圧力より大きな第4の圧力の冷媒が流れる第4流路を備え、
圧力が異なる2つの冷媒の圧力を作用させることで動かすことが可能な第3弁可動部を有しており、前記第3弁可動部が動くことで流路の接続状態の切り換えが行われる第3切換弁を、前記第1切換弁および前記第2切換弁以外の圧力差で切り換えが行われる切換弁として、少なくとも1つ備えており、
前記圧力差で切り換えが行われる前記切換弁の全ては、前記第2の圧力と前記第3の圧力との圧力差より大きな圧力差を用いて切り換えが行われる、
請求項1または2のいずれか1項に記載の冷凍装置。
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