JP2016211774A - Freezer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アキュムレータを備える冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including an accumulator.
従来より、圧縮機に戻される冷媒を一時的に溜めて圧縮機に液冷媒が吸入されるのを抑制する機能を有するアキュムレータを備える冷凍装置がある。 Conventionally, there is a refrigeration apparatus including an accumulator having a function of temporarily storing refrigerant returned to the compressor and suppressing suction of liquid refrigerant into the compressor.
ここで、圧縮機においては、圧縮機内に溜められている冷凍機油の一部がガス冷媒と共に吐出されてシステムへと流出する油上がり現象が発生することがある。そして、アキュムレータを備える冷凍装置において油上がり現象が発生すると、吐出された冷凍機油が冷凍回路を循環して圧縮機へと戻る前に液冷媒と共にアキュムレータ内に溜まることがある。このとき、アキュムレータ内で液冷媒と冷凍機油とが二層分離してしまうと、アキュムレータ内に溜まった冷凍機油が圧縮機へと戻り難くなる。そうすると、圧縮機内の冷凍機油が不足し、圧縮機が潤滑不良を起こして故障してしまうという問題が生じる。 Here, in the compressor, there may occur an oil rising phenomenon in which a part of the refrigeration oil stored in the compressor is discharged together with the gas refrigerant and flows out to the system. When an oil rising phenomenon occurs in a refrigeration apparatus including an accumulator, the discharged refrigeration oil may accumulate in the accumulator together with the liquid refrigerant before circulating through the refrigeration circuit and returning to the compressor. At this time, if the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil are separated into two layers in the accumulator, the refrigerating machine oil accumulated in the accumulator becomes difficult to return to the compressor. If it does so, the problem that the compressor oil in a compressor will run short and a compressor will raise | generate a lubrication defect and will break down will arise.
この問題を解消するための方策として、例えば、特許文献1(特開2013−245836号公報)に開示されている冷凍装置では、アキュムレータ内における液冷媒と冷凍機油との二層分離を解消するために、アキュムレータへと冷媒を吸入するための吸入管の開口がアキュムレータ内に溜められる流体の液面よりも下方に位置するように、吸入管をアキュムレータの底部まで延ばしている。この冷凍装置では、吸入管の開口がアキュムレータの底部に位置していることで、吸入管からアキュムレータに冷媒が吸入されると、吸入された冷媒によってアキュムレータ内に溜められている液冷媒と冷凍機油とが攪拌され、この結果、液冷媒と冷凍機油との二層分離が解消される。 As a measure for solving this problem, for example, in the refrigeration apparatus disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-245836), the two-layer separation between the liquid refrigerant and the refrigerator oil in the accumulator is eliminated. Further, the suction pipe is extended to the bottom of the accumulator so that the opening of the suction pipe for sucking the refrigerant into the accumulator is located below the liquid level of the fluid stored in the accumulator. In this refrigeration apparatus, since the opening of the suction pipe is positioned at the bottom of the accumulator, when the refrigerant is sucked into the accumulator from the suction pipe, the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil stored in the accumulator by the sucked refrigerant As a result, the two-layer separation between the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil is eliminated.
しかしながら、特許文献1のような構成のアキュムレータでは、アキュムレータ内に貯留している流体中にガスリッチな冷媒を流し込むことになるため、流し込んだ冷媒によりアキュムレータ内の液面に泡立ちが生じ、液面が上昇してしまうおそれがある。そうすると、この液面上昇を許容できるような容積でアキュムレータを設計しなければならず、アキュムレータのサイズが大きくなってしまう。
However, in the accumulator configured as in
そこで、本発明の課題は、制御によりアキュムレータ内における二層分離を解消することのできる冷凍装置を提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the freezing apparatus which can eliminate the two-layer separation in an accumulator by control.
本発明の第1観点に係る冷凍装置は、圧縮機と、アキュムレータと、制御部と、を備える。圧縮機は、回転数が可変である。圧縮機は、気体−液体間で状態変化する冷媒を圧縮する。アキュムレータは、圧縮機の吸入側に設けられている。アキュムレータは、余剰冷媒を貯留する。制御部は、圧縮機の駆動を制御する。制御部は、検知部を含む。検知部は、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを検知する。そして、制御部は、検知部によって二層分離していることが検知された場合には、油戻し運転よりも高い回転数で圧縮機を駆動する二層分離解消運転を実行する。 A refrigeration apparatus according to a first aspect of the present invention includes a compressor, an accumulator, and a control unit. The rotation speed of the compressor is variable. The compressor compresses the refrigerant whose state changes between gas and liquid. The accumulator is provided on the suction side of the compressor. The accumulator stores excess refrigerant. The control unit controls driving of the compressor. The control unit includes a detection unit. The detection unit detects whether or not two layers are separated in the accumulator. When the detection unit detects that the two layers are separated, the control unit executes a two-layer separation elimination operation in which the compressor is driven at a higher rotational speed than the oil return operation.
本発明の第1観点に係る冷凍装置では、二層分離が検知された場合に、二層分離解消運転が実行される。このため、アキュムレータ内で二層分離することに起因する圧縮機の冷凍機油不足を解消することができる。また、ここでは、二層分離解消運転を実行するという制御により、アキュムレータ内における二層分離を解消することができる。 In the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, the two-layer separation elimination operation is executed when the two-layer separation is detected. For this reason, the shortage of refrigeration oil in the compressor due to the two-layer separation in the accumulator can be solved. In addition, here, the two-layer separation in the accumulator can be eliminated by the control of executing the two-layer separation elimination operation.
なお、ここでいう二層分離しているとは、液冷媒と冷凍機油とが相溶であるか否かに拘わらず、アキュムレータ内で液冷媒リッチ相と冷凍機油リッチ相とにわかれた状態を意味している。 Here, the two-layer separation means that the liquid refrigerant and the refrigerator oil rich phase are separated in the accumulator regardless of whether the liquid refrigerant and the refrigerator oil are compatible or not. I mean.
本発明の第2観点に係る冷凍装置は、第1観点の冷凍装置において、制御部は、所定条件を満たしており、かつ検知部によって二層分離していることが検知されていない場合には、前記油戻し運転を実行する。この冷凍装置では、二層分離解消運転とは別に、油戻し運転が実行される。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the first aspect, when the control unit satisfies a predetermined condition and it is not detected that the two-layer separation is detected by the detection unit. The oil return operation is executed. In this refrigeration apparatus, an oil return operation is performed separately from the two-layer separation elimination operation.
本発明の第3観点に係る冷凍装置は、第2観点の冷凍装置において、制御部は、所定条件を満たしている場合に、二層分離解消運転を実行する。所定条件には、圧縮機から流出した冷凍機油量である冷凍機油流出量の積算値が所定値以上であるという条件を含む。そして、冷凍機油流出量の積算演算において、検知部によって二層分離していることが検知されている時と、検知部によって二層分離していることが検知されていない時とで、演算式が異なっている。この冷凍装置では、所定条件を満たしておりかつ検知部によって二層分離していることが検知されていない場合には油戻し運転が実行され、所定条件を満たしておりかつ検知部によって二層分離していることが検知されている場合には二層分離解消運転が実行される。 In the refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the second aspect, the control unit executes the two-layer separation elimination operation when the predetermined condition is satisfied. The predetermined condition includes a condition that the integrated value of the refrigerating machine oil flow amount, which is the refrigerating machine oil amount flowing out from the compressor, is equal to or greater than a predetermined value. And in the integration calculation of the refrigeration oil spill amount, when the detection unit detects that the two layers are separated, and when the detection unit does not detect that the two layers are separated, the calculation formula Is different. In this refrigeration apparatus, when the predetermined condition is satisfied and it is not detected by the detection unit that the two layers are separated, the oil return operation is performed, and the predetermined condition is satisfied and the detection unit performs the two-layer separation. When it is detected that the two layers are detected, the two-layer separation elimination operation is executed.
本発明の第4観点に係る冷凍装置は、第1観点から第3観点のいずれかの冷凍装置において、制御部は、アキュムレータ周辺の冷媒温度に基づき、二層分離解消運転時の圧縮機の回転数を決定する。この冷凍装置では、アキュムレータ周辺の冷媒温度に基づき、二層分離解消運転時の圧縮機の回転数を決定することができる。 The refrigeration apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the control unit rotates the compressor during the two-layer separation elimination operation based on the refrigerant temperature around the accumulator. Determine the number. In this refrigeration apparatus, the rotation speed of the compressor during the two-layer separation elimination operation can be determined based on the refrigerant temperature around the accumulator.
本発明の第5観点に係る冷凍装置は、第4観点の冷凍装置において、検知部は、圧縮機の回転数に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断する。この冷凍装置では、圧縮機の回転数に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断することができる。 In the refrigeration apparatus according to the fifth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the fourth aspect, the detection unit determines whether or not two layers are separated in the accumulator based on the number of rotations of the compressor. In this refrigeration apparatus, it can be determined whether or not two layers are separated in the accumulator based on the rotation speed of the compressor.
本発明の第6観点に係る冷凍装置は、第5観点の冷凍装置において、検知部は、アキュムレータ周辺の冷媒温度に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断する。この冷凍装置では、アキュムレータ周辺の冷媒温度に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断することができる。 In the refrigeration apparatus according to the sixth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the fifth aspect, the detection unit determines whether or not two layers are separated in the accumulator based on the refrigerant temperature around the accumulator. In this refrigeration apparatus, it can be determined whether or not two layers are separated in the accumulator based on the refrigerant temperature around the accumulator.
本発明の第7観点に係る冷凍装置は、第5観点又は第6観点の冷凍装置において、検知部は、圧縮機に吸入される冷媒の乾き度である吸入乾き度に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断する。この冷凍装置では、吸入乾き度に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断することができる。 In the refrigeration apparatus according to the seventh aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the fifth aspect or the sixth aspect, the detection unit is configured to store two in the accumulator based on the suction dryness that is the dryness of the refrigerant sucked into the compressor. Determine whether the layers are separated. In this refrigeration apparatus, it can be determined whether or not two layers are separated in the accumulator based on the degree of dryness of suction.
本発明の第1観点に係る冷凍装置では、制御により、アキュムレータ内における二層分離を解消することができる。 In the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, the two-layer separation in the accumulator can be eliminated by the control.
本発明の第2観点に係る冷凍装置では、二層分離解消運転とは別に、油戻し運転が実行される。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, the oil return operation is executed separately from the two-layer separation elimination operation.
本発明の第3観点に係る冷凍装置では、所定条件を満たしておりかつ検知部によって二層分離していることが検知されていない場合には油戻し運転が実行され、所定条件を満たしておりかつ検知部によって二層分離していることが検知されている場合には二層分離解消運転が実行される。 In the refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention, when the predetermined condition is satisfied and the two-layer separation is not detected by the detection unit, the oil return operation is executed and the predetermined condition is satisfied. And when it is detected by the detection part that two layers are separated, a two-layer separation elimination operation is executed.
本発明の第4観点に係る冷凍装置では、アキュムレータ周辺の冷媒温度に基づき、二層分離解消運転時の圧縮機の回転数を決定することができる。 In the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the rotation speed of the compressor during the two-layer separation elimination operation can be determined based on the refrigerant temperature around the accumulator.
本発明の第5観点に係る冷凍装置では、圧縮機の回転数に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断することができる。 In the refrigeration apparatus according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to determine whether or not two layers are separated in the accumulator based on the rotation speed of the compressor.
本発明の第6観点に係る冷凍装置では、アキュムレータ周辺の冷媒温度に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断することができる。 In the refrigeration apparatus according to the sixth aspect of the present invention, it is possible to determine whether or not two layers are separated in the accumulator based on the refrigerant temperature around the accumulator.
本発明の第7観点に係る冷凍装置では、吸入乾き度に基づき、アキュムレータ内で二層分離しているか否かを判断することができる。 In the refrigeration apparatus according to the seventh aspect of the present invention, it is possible to determine whether or not two layers are separated in the accumulator based on the degree of suction dryness.
以下、本発明に係る冷凍装置としての空気調和装置10の一実施形態について、図面に基づいて説明する。
Hereinafter, an embodiment of an air-
(1)空気調和装置10の全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置10の冷媒配管系統を示す図である。この空気調和装置10は、冷媒配管方式の分散型の空気調和装置10であって、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって建物内の各室を冷暖房する。空気調和装置10は、熱源ユニットとしての室外ユニット11と、利用ユニットとしての室内ユニット12とを備えており、室外ユニット11と室内ユニット12とが冷媒連絡管13,14で接続されることによって冷媒回路が構成されている。冷媒回路内には、冷媒が封入されており、後述のように、冷媒が圧縮され、冷却・凝縮され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、R32が用いられる。R32は、温暖化係数が小さい低GWP冷媒であって、HFC系冷媒の一種である。また、冷媒としてR32が用いられる場合には、冷凍機油としてR32に対していくらかの相溶性を有するエーテル系合成油が用いられる。この空気調和装置10では、冷媒としてR32を使用しているため、油分比率にもよるが、低外気時の運転においては、圧縮機20の潤滑のために冷媒とともに封入されている冷凍機油の溶解度が非常に小さくなる傾向がある。
(1) Overall Configuration of
(2)空気調和装置10の詳細構成
(2−1)室内ユニット12
室内ユニット12は、各室の天井あるいは側壁に設置されており、冷媒連絡管13,14を介して室外ユニット11に接続されている。室内ユニット12は、主として、減圧器である室内膨張弁42と、利用側熱交換器としての室内熱交換器50とを有している。なお、ここでは、室内ユニット12が室内膨張弁42を有しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、室内ユニット12が室内膨張弁42を有していなくてもよい。
(2) Detailed configuration of air conditioner 10 (2-1)
The
室内膨張弁42は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室内膨張弁42は、その一端が液冷媒連絡管13に接続され、その他端が室内熱交換器50に接続されている。
The
室内熱交換器50は、冷媒の蒸発器又は凝縮器として機能する熱交換器である。室内熱交換器50は、その一端が室内膨張弁42に接続され、その他端がガス冷媒連絡管14に接続されている。
The
室内ユニット12は、ユニット内に室内空気を吸入して、再び室内に供給するための室内ファン55を備えており、室内空気と室内熱交換器50を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。
The
また、室内ユニット12は、各種のセンサや、室内ユニット12を構成する各部の動作を制御する室内制御部92を有している。室内制御部92は、室内ユニット12の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット12を個別に操作するためのリモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、後述する室外ユニット11の室外制御部91との間で伝送線90aを介して制御信号等のやりとりを行ったりする。
In addition, the
(2−2)室外ユニット11
室外ユニット11は、室内ユニット12が配備される各室が存在する建物の外あるいは建物の地下室などに設置され、冷媒連絡管13,14を介して室内ユニット12に接続されている。室外ユニット11は、主として、圧縮機20と、四路切換弁15と、室外熱交換器30と、室外膨張弁41と、アキュムレータ70とを有している。
(2-2)
The
(2−2−1)圧縮機20
圧縮機20は、圧縮機用モータによって駆動される回転数が可変の密閉式圧縮機である。圧縮機20は、本実施形態において1台のみであるが、これに限定されず、室内ユニット12の接続台数等に応じて、2台以上の圧縮機20が並列に接続されていてもよい。圧縮機20は、気体−液体間で状態変化する冷媒を、圧縮機付属容器28を介して吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮する。
(2-2-1)
The
(2−2−2)四路切換弁15
四路切換弁15は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、室外熱交換器30を圧縮機20によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、室内熱交換器50を室外熱交換器30において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、四路切換弁15は、圧縮機20の吐出側の冷媒配管29と室外熱交換器30の一端とを接続するとともに、圧縮機20の吸入側の吸入流路27(アキュムレータ70を含む)とガス側閉鎖弁18とを接続する。また、暖房運転時には、室内熱交換器50を圧縮機20によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、室外熱交換器30を室内熱交換器50において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、四路切換弁15は、圧縮機20の吐出側の冷媒配管29とガス側閉鎖弁18とを接続するとともに、吸入流路27と室外熱交換器30の一端とを接続する。本実施形態の四路切換弁15は、吸入流路27、圧縮機20の吐出側の冷媒配管29、室外熱交換器30およびガス側閉鎖弁18に接続された四路切換弁である。
(2-2-2) Four-
The four-
(2−2−3)室外熱交換器30
室外熱交換器30は、冷媒の凝縮器又は蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器30は、その一端が四路切換弁15に接続されており、その他端が室外膨張弁41に接続されている。
(2-2-3)
The
(2−2−4)室外ファン35
室外ユニット11は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための室外ファン35を有している。室外ファン35は、室外空気と室外熱交換器30を流れる冷媒との間で熱交換をさせるためのもので、室外ファン用モータによって回転駆動される。なお、室外熱交換器30の熱源は、室外空気に限定されるものではなく、水などの別の熱媒体であってもよい。
(2-2-4)
The
(2−2−5)室外膨張弁41
室外膨張弁41は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室外膨張弁41は、その一端が室外熱交換器30に接続され、その他端が液側閉鎖弁17に接続されている。
(2-2-5)
The
(2−2−6)液側閉鎖弁17及びガス側閉鎖弁18
液側閉鎖弁17は、室外ユニット11と室内ユニット12との間で冷媒をやりとりするための液冷媒連絡管13が接続される弁である。ガス側閉鎖弁18は、室外ユニット11と室内ユニット12との間で冷媒をやりとりするためのガス冷媒連絡管14が接続される弁である。本実施形態の液側閉鎖弁17およびガス側閉鎖弁18は、サービスポートを備えた三方弁である。
(2-2-6) Liquid
The liquid
(2−2−7)アキュムレータ70
アキュムレータ70は、冷媒を気液分離するとともに、余剰冷媒を貯留する機能を有している。アキュムレータ70は、圧縮機20の吸入側、より詳しくは、四路切換弁15と圧縮機20との間の吸入流路27に配置されている。アキュムレータ70は、蒸発器として機能する室内熱交換器50あるいは室外熱交換器30から四路切換弁15に接続された吸入流路27の第1配管27aを通って戻ってきた冷媒を、気液分離する。気液分離された冷媒のうち、ガス冷媒が圧縮機20へと送られる。アキュムレータ70は、図2に示すように、内部空間ISを形成するケーシング71と、入口管72と、出口管73とを有している。
(2-2-7)
The
ケーシング71は、主として、上下が開口する円筒状の本体71aと、本体71aの上の開口を塞ぐ椀状の上部蓋体71bと、本体71aの下の開口を塞ぐ椀状の下部蓋体71cとから構成されている。入口管72は、吸入流路27の第1配管27aを通ってきた冷媒を、内部空間ISに導き入れる。入口管72は、上部蓋体71bの周縁部を貫通し、入口管72の先端開口72aは内部空間ISの上部に配置される。
The
アキュムレータ70の出口管73は、内部空間ISで分離したガス冷媒を、圧縮機付属容器28に接続された吸入流路27の第2配管27bへと出す。出口管73は、J字状の管であり、上部蓋体71bを貫通し、内部空間ISの下部においてUターンし、その上端(先端)の開口73aの高さ位置が内部空間ISの上部に位置する。出口管73の内部空間ISの下部におけるUターン部分には、油戻し穴73bが形成されている。油戻し穴73bは、ケーシング71の内部空間ISの下部に液冷媒とともに溜まっている冷凍機油を圧縮機20へと戻すための穴である。また、出口管73の上部蓋体71b近傍の部分には、均圧穴73cが形成されている。
The
アキュムレータ70の出口管73と圧縮機付属容器28とは、吸入流路27の第2配管27bで結ばれており、圧縮機付属容器28と圧縮機20とは、吸入流路27の第3配管27cで結ばれている。
The
(2−2−8)室外制御部91
室外ユニット11は、各種のセンサや、室外制御部91を有している。室外制御部91は、室外ユニット11の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット12の室内制御部92との間で伝送線90aを介して制御信号等のやりとりを行う。
(2-2-8)
The
(2−3)冷媒連絡管13,14
冷媒連絡管13,14は、室外ユニット11および室内ユニット12を設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管である。ここでは、液冷媒連絡管13及びガス冷媒連絡管14が冷媒連絡管に相当する。
(2-3)
The
(3)制御装置90
空気調和装置10の制御装置90は、室内制御部92及び室外制御部91によって構成されている。制御装置90は、運転制御手段としての機能を有しており、空気調和装置10の各種運転における制御を行う。
(3)
The
また、制御装置90の室外制御部91は、油戻し運転を行う。油戻し運転とは、ここでは、圧縮機20からシステムへと流出した冷凍機油を圧縮機20へと戻すための運転であって、圧縮機20の回転数制御を行うことで実行される。具体的には、油戻し運転では、所定の油戻し回転数(例えば、40rps)で、所定時間、圧縮機20が駆動される。なお、所定の油戻し回転数は、圧縮機20を所定時間駆動することで、圧縮機20からシステムへと流出した冷凍機油のうちの所望の冷凍機油量が圧縮機20へと戻る回転数に設定されていればよく、シミュレーションや実験、机上計算等によって適宜決定されていればよい。
Moreover, the
ここで、この空気調和装置10では、冷媒としてR32を使用しているため、低外気温度時においては、圧縮機20の潤滑のために冷媒とともに封入されている冷凍機油の溶解度が、非常に小さくなる。このため、冷凍サイクルにおける低圧側では、冷媒温度の低下によって、冷凍機油の溶解度が大きく低下することになり、冷凍サイクルにおいて低圧になるアキュムレータ70内で冷媒であるR32と冷凍機油とが二層分離し、圧縮機20に冷凍機油が戻りにくくなる。例えば、低外気温度時の暖房運転中若しくは冷房運転中に圧縮機20が低回転数で運転されると、図2に示すように、ケーシング71の内部空間ISの下部が液冷媒で満たされ、液冷媒から分離した冷凍機油が内部空間ISの上部に集まってしまう傾向がある。このような二層分離が生じると、上記油戻し運転を行ったとしても、アキュムレータ70内に貯留されている流体を入口管72から流出してくる流体で十分に攪拌できなくなる。そうすると、アキュムレータ70の出口管73の油戻し穴73bと冷凍機油とが離れているため、アキュムレータ70の内部空間ISに溜まっている冷凍機油を圧縮機20へと戻すことが出来なくなってしまう。
Here, in this
これに鑑みて、室外制御部91は、アキュムレータ70内で二層分離している場合には、二層分離を解消するための二層分離解消運転を実行する。室外制御部91は、アキュムレータ70内で二層分離しているか否かを検知する検知部91aを含む。なお、検知部91aによる二層分離の検知は、所定時間毎に行われているものとする。そして、室外制御部91は、検知部91aによって二層分離していることが検知された場合には、二層分離解消運転を実行する。二層分離解消運転では、油戻し運転よりも高い回転数(以下より、二層分離解消回転数という)で、所定時間、圧縮機20が駆動される。二層分離解消運転が実行されることにより、アキュムレータ70の内部空間ISに貯留されている液冷媒および冷凍機油が、上下に攪拌され、アキュムレータ70内の二層分離現象が解消される。なお、二層分離解消回転数は油戻し回転数よりも高いため、二層分離解消運転が実行されることで、圧縮機20からシステムへと流出した冷凍機油は圧縮機20へと戻ることになる。
In view of this, when the two-layer separation is performed in the
ここで、油戻し運転及び二層分離解消運転は、所定条件が満たされた場合に実行される。所定条件は、圧縮機20の潤滑不足を抑制するための指標となるような条件であればよく、例えば、圧縮機20から流出した冷凍機油量である冷凍機油流出量の積算値が所定値以上であるという条件が含まれる。所定値は、圧縮機20の信頼性上許容される排出油量の上限付近に設定されている。また、冷凍機油の積算演算の例としては、検知部91aによって二層分離が検知されている場合、現在の圧縮機回転数が図5に示す二層分離解消回転数よりも小さいという条件が成立している間は、以下の(式1)及び(式2)を実行することで冷凍機油流出量の積算値(積算冷凍機油流出量)を更新し、この条件が成立していない間は、冷凍機油流出量の積算値を更新しない。一方で、検知部91aによって二層分離が検知されていない場合、現在の圧縮機回転数が油戻し回転数よりも小さいという条件が成立している間は、以下の(式1)及び(式2)を実行することで冷凍機油流出量の積算値を更新し、この条件が成立していない間は、冷凍機油流出量の積算値を更新しない。
Here, the oil return operation and the two-layer separation elimination operation are executed when a predetermined condition is satisfied. The predetermined condition may be a condition that serves as an index for suppressing insufficient lubrication of the
(式1):冷凍機油流出量=現在の圧縮機回転数×係数×システム油上がり率(圧縮機回転数の係数)×Δt(サンプリング時間) (Formula 1): Refrigerating machine oil spill amount = current compressor rotation speed × coefficient × system oil rising rate (coefficient of compressor rotation speed) × Δt (sampling time)
(式2):冷凍機油流出量の積算値=前回リセットされてから現在までの冷凍機油流出量の積算値+式1で求めた冷凍機油流出量
(Formula 2): Refrigerator oil spill amount integrated value = Refrigerator oil spill amount from the last reset to the present time + Refrigerator oil spill amount obtained from
二層分離解消回転数は油戻し回転数よりも大きいため、これら演算式で演算されることにより、二層分離が検知されている時のほうが、二層分離が検知されていない時よりも冷凍機油流出量の積算値が大きくなる。そして、ここでは、冷凍機油流出量の積算値が所定値以上であるという条件が満たされ、かつ検知部91aによって二層分離が検知されていない場合には、油戻し運転が実行される。一方、冷凍機油流出量の積算値が所定値以上であるという条件が満たされ、かつ検知部91aによって二層分離が検知されている場合には、二層分離解消運転が実行される。
Since the two-layer separation elimination rotational speed is larger than the oil return rotational speed, the calculation is performed using these equations, so that when the two-layer separation is detected, the refrigeration is faster than when the two-layer separation is not detected. The accumulated value of machine oil spillage increases. Here, when the condition that the integrated value of the refrigeration oil outflow amount is equal to or larger than the predetermined value is satisfied and the two-layer separation is not detected by the
検知部91aは、図3に示すマップを参照して、アキュムレータ70内で二層分離しているか否かを判断する。図3に示すマップは、圧縮機20の回転数、アキュムレータ70周辺の冷媒温度、及び圧縮機20に吸入される冷媒の乾き度である吸入乾き度等に基づき作成された二層分離を判定するためのマップであり、二層分離する環境にある領域Aと、二層分離しない環境にある領域Bと、二層分離する領域Cと、に分けられている。そして、検知部91aは、予測した吸入乾き度と、図3に示すマップとから、アキュムレータ70の二層分離の有無を判断する。吸入乾き度は、例えば、外気温度で補正した吐出管温度、凝縮温度及び蒸発温度から予測することができる。そして、予測した吸入乾き度が図3の領域Cにある場合には、検知部91aは、二層分離していると判断する。一方で、予測した吸入乾き度が図3の領域A又は領域Bにある場合には、検知部91aは、二層分離していないと判断する。
The
図3に示すマップは、図4に示すようなアキュムレータ70内の環境を加味した二層分離の生じやすさと圧縮機20の回転数との関係を示すマップと、図5に示すようなアキュムレータ70内に溜められた流体を攪拌して二層分離を解消することのできる圧縮機20の回転数マップと、を合わせて二層分離の生じる領域Cを明確にすることで作成される。ここで、図4に示すようなマップは、例えば、次のように作成することができる。アキュムレータ70内の油濃度と、アキュムレータ70周辺の冷媒温度(ここでは、蒸発温度Te)とに応じた二層分離の有無を示す図6を見ると、例えば、蒸発温度Teが−30℃である場合には、アキュムレータ70内の油濃度が2wt%以下であれば、アキュムレータ70内で二層分離しないことがわかる。ところで、アキュムレータ70内の油濃度は、次式で求めることができる。
The map shown in FIG. 3 is a map showing the relationship between the ease of two-layer separation taking into account the environment in the
Coil=OCR/{1−(1−OCR/100)x}
ここで、Coilは、アキュムレータ70の油濃度[wt%]であり、OCRは、システム油上がり率[wt%]であり、xは、アキュムレータ70の出口管73の乾き度[−]である。そして、システム油上がり率OCRとアキュムレータ70の出口管73の乾き度xをパラメータとしたときのアキュムレータ70の油濃度を示す図7から、アキュムレータ70の出口管73の乾き度xに応じて、アキュムレータ70の油濃度が2wt%となるシステム油上がり率OCRを求めることができる。図8は、アキュムレータ70の出口管73の乾き度xに対して二層分離しないシステム油上がり率OCRの関係を示している。ここで、システム油上がり率は圧縮機20の回転数が高いほど大きくなることが知られており、例えばその特性は図9のように表すことができる。そして、図8に示すシステム油上がり率OCRを、図9を参照してシステム油上がり率OCRに相当する圧縮機20の回転数に置き換えることで、図4を得ることができる。
Coil = OCR / {1- (1-OCR / 100) x}
Here, Coil is the oil concentration [wt%] of the
二層分離解消運転の二層分離解消回転数は、二層分離解消運転が実行時毎に決定されても、予め所定回転数(例えば、60rps)に設定されていてもよい。二層分離解消回転数が二層分離解消運転の実行時毎に決定される場合、例えば、図5を参照して、所定条件が満たされたと判断された時のアキュムレータ70周辺の冷媒温度(蒸発温度)から求められるアキュムレータ70内の流体を攪拌可能な圧縮機20の回転数の下限値に所定値(例えば、10rps)を加えた回転数と、油戻し回転数とを比較し、大きい方の回転数を、二層分離解消回転数として決定する。
The two-layer separation elimination rotation speed of the two-layer separation elimination operation may be determined every time the two-layer separation elimination operation is performed, or may be set in advance to a predetermined rotation speed (for example, 60 rps). When the two-layer separation elimination rotation speed is determined every time the two-layer separation elimination operation is performed, for example, referring to FIG. 5, the refrigerant temperature (evaporation) around the
なお、所定条件が満たされたと判断される前にデフロスト運転が実行された場合、及び油戻し運転又は二層分離解消運転が実行された場合には、冷凍機油流出量の積算値がリセットされる。ここでは、デフロスト運転が実行された場合に冷凍機油流出量の積算値がリセットされるため、デフロスト運転が油戻し運転又は二層分離解消運転に代えられている。 In addition, when the defrost operation is executed before it is determined that the predetermined condition is satisfied, and when the oil return operation or the two-layer separation elimination operation is executed, the integrated value of the refrigeration machine oil outflow amount is reset. . Here, when the defrost operation is executed, the integrated value of the refrigerating machine oil outflow amount is reset, so the defrost operation is replaced with the oil return operation or the two-layer separation elimination operation.
(4)特徴
(4−1)
従来より、圧縮機に戻される冷媒を一時的に溜めて圧縮機に液冷媒が吸入されるのを抑制する機能を有するアキュムレータを備える冷凍装置がある。
(4) Features (4-1)
Conventionally, there is a refrigeration apparatus including an accumulator having a function of temporarily storing refrigerant returned to the compressor and suppressing suction of liquid refrigerant into the compressor.
ここで、圧縮機においては、圧縮機内に溜められている冷凍機油の一部が、ガス冷媒と共に吐出されてシステムへと流出することがある。そして、アキュムレータを備える冷凍装置において圧縮機からガス冷媒と共に冷凍機油が吐出されると、吐出された冷凍機油は、冷凍回路を循環して圧縮機へと戻る前に液冷媒と共にアキュムレータ内に溜まることがある。このとき、アキュムレータ内で液冷媒と冷凍機油とが二層に分離してしまうと、アキュムレータ内に溜まった冷凍機油が圧縮機へと戻り難くなり、圧縮機内の冷凍機油が不足することで、圧縮機が潤滑不良を起こし故障してしまう。 Here, in the compressor, a part of the refrigerating machine oil stored in the compressor may be discharged together with the gas refrigerant and flow out to the system. When the refrigeration oil is discharged from the compressor together with the gas refrigerant in the refrigeration apparatus including the accumulator, the discharged refrigeration oil is accumulated in the accumulator together with the liquid refrigerant before returning to the compressor through the refrigeration circuit. There is. At this time, if the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil are separated into two layers in the accumulator, it becomes difficult for the refrigerating machine oil accumulated in the accumulator to return to the compressor, and the refrigerating machine oil in the compressor is insufficient. The machine will malfunction due to poor lubrication.
本実施形態では、検知部91aによって二層分離していることが検知された場合には、二層分離解消運転を実行する。このため、アキュムレータ70内で二層分離していることに起因する圧縮機20の冷凍機油不足を解消することができている。
In the present embodiment, when the
また、本実施形態では、二層分離解消運転を実行するという制御により、アキュムレータ70内における二層分離を解消することができている。
In the present embodiment, the two-layer separation in the
(4−2)
本実施形態では、所定条件が満たされており、かつ検知部91aによって二層分離していることが検知されていない場合には、圧縮機20からシステムへと流出した冷凍機油を圧縮機20へと戻すための油戻し運転が実行される。このため、アキュムレータ70で二層分離していなくても、冷凍機油を圧縮機20へと戻す運転を実行することができている。
(4-2)
In the present embodiment, when the predetermined condition is satisfied and it is not detected that the two-layer separation is detected by the
また、本実施形態では、油戻し運転時の圧縮機20の回転数である油戻し回転数は、二層分離解消運転時の圧縮機20の回転数である二層分離解消回転数よりも低くなるように設定されている。これにより、冷凍機油を効率よく圧縮機20へと戻し、かつ二層分離解消運転が実行されるよりも消費電力量を抑えることができている。
Further, in the present embodiment, the oil return rotation speed that is the rotation speed of the
(4−3)
本実施形態では、所定条件を満たし、かつ検知部91aによって二層分離していることが検知された場合に、二層分離解消運転が実行される。二層分離解消運転は油戻し運転よりも高い回転数で圧縮機20が駆動されるため、二層分離解消運転を実行することで油戻し運転を実行するのと同様の効果を生じさせることができる。これにより、圧縮機20の冷凍機油不足を解消することができている。
(4-3)
In the present embodiment, the two-layer separation elimination operation is performed when the predetermined condition is satisfied and the
(4−4)
ここで、アキュムレータ70で二層分離している場合には、二層分離していない場合よりも、アキュムレータ70から圧縮機20へと戻る冷凍機油の量は少なくなる。そうすると、アキュムレータ70で二層分離している場合と二層分離していない場合とでは、圧縮機20から吐出される冷凍機油の量が同じであっても、圧縮機20内に存在する冷凍機油量には差があることになる。
(4-4)
Here, when the two layers are separated by the
本実施形態では、二層分離解消運転及び油戻し運転の開始条件である所定条件には、冷凍機油流出量の積算値が所定値以上であるという条件が含まれている。そして、冷凍機油の積算演算において、二層分離が検知されている時のほうが、二層分離が検知されていない時よりも冷凍機油流出量の積算値が大きくなるように演算される。これにより、圧縮機20から流出した冷凍機油量が誤って推定されることによる圧縮機20の冷凍機油不足が生じるおそれを低減できる。
In the present embodiment, the predetermined condition that is the starting condition for the two-layer separation elimination operation and the oil return operation includes a condition that the integrated value of the refrigerating machine oil outflow amount is a predetermined value or more. In the integration calculation of the refrigerating machine oil, the operation is performed so that the integrated value of the refrigerating machine oil outflow amount is larger when the two-layer separation is detected than when the two-layer separation is not detected. Thereby, it is possible to reduce the risk of the refrigeration oil shortage of the
(4−5)
ここで、アキュムレータ70内に溜められている流体を攪拌することで二層分離を解消することのできる圧縮機20の回転数と、アキュムレータ70周辺の冷媒温度とは、相関関係にある(図5参照)。
(4-5)
Here, the rotational speed of the
本実施形態において、アキュムレータ70周辺の冷媒温度に基づき所定の二層分離状態解消回転数が決定される場合には、圧縮機20の回転数を必要以上に大きくしすぎることなく、アキュムレータ70内の二層分離を解消することができる。
In this embodiment, when the predetermined two-layer separation state elimination rotational speed is determined based on the refrigerant temperature around the
(4−6)
ここで、二層分離の有無は、アキュムレータ70周辺の冷媒温度やアキュムレータ70内に溜められる流体中の油濃度と関係があり、例えば、アキュムレータ70周辺の冷媒温度の下限値を決めることで、アキュムレータ70内で二層分離しないアキュムレータ70内の油濃度を求めることができる。
(4-6)
Here, the presence or absence of the two-layer separation is related to the refrigerant temperature around the
また、アキュムレータ70における油濃度は、圧縮機20からの油上がり率と吸入乾き度とから求めることができる。そして、これを基に、吸入乾き度に応じてアキュムレータ70内で二層分離しないアキュムレータ70内の油濃度となる油上がり率を求めることができる。また、油上がり率は圧縮機20の回転数が高いほど大きくなるという特性がある。そうすると、吸入乾き度に対するアキュムレータ70内で二層分離しない理論上の圧縮機20の回転数を求めることができる。このため、吸入乾き度と圧縮機20の回転数とに基づき、アキュムレータ70内で二層分離しているか否かを判断することができる。
Further, the oil concentration in the
一方で、圧縮機20の回転数が大きいと、アキュムレータ70内に溜められている流体が攪拌され、アキュムレータ70内の二層分離が解消される。このため、吸入乾き度と圧縮機20の回転数とに基づいて判断されるだけでは、攪拌により二層分離が解消されているにも拘わらず二層分離していると誤って判断されるおそれがある。
On the other hand, when the rotation speed of the
本実施形態では、検知部91aは、吸入乾き度と、図3に示すマップとから、アキュムレータ70内で二層分離しているか否かを判断する。このため、アキュムレータ70内で二層分離しているか否かを精度良く検出することができている。
In the present embodiment, the
(5)変形例
(5−1)
上記実施形態では、吸入乾き度と、図3に示すマップとから、アキュムレータ70内で二層分離しているか否かが判断されている。
(5) Modification (5-1)
In the above embodiment, whether or not two layers are separated in the
これに代えて、圧縮機20の回転数のみに基づき、アキュムレータ70内で二層分離しているか否かが判断されてもよい。例えば、図5を参照して、圧縮機20の回転数が60rps未満であれば、二層分離していると判断し、60rps以上であれば二層分離していないと判断してもよい。また、図4を参照して、吸入乾き度と、圧縮機20の回転数とから二層分離の有無が判断されてもよい。さらに、図4と図5とを参照して、圧縮機20の回転数、吸入乾き度、及び蒸発温度から、二層分離の有無が判断されてもよい。
Instead of this, it may be determined whether or not the two layers are separated in the
(5−2)
上記実施形態では、検知部91aによって二層分離していることが検知されているか否かに拘わらず、式1及び式2から冷凍機油流出量の積算演算が行われている。これに代えて、冷凍機油流出量の積算演算において、検知部91aによって二層分離していることが検知されている時と、二層分離していることが検知されていない時とで、演算式が異なっていてもよい。例えば、検知部91aによって二層分離が検知されている時のほうが、二層分離が検知されていない時よりも冷凍機油流出量の積算値が大きくなるように、式1における係数が異なっていてもよい。
(5-2)
In the above embodiment, the refrigerating machine oil outflow amount is calculated from
本発明によれば、制御によりアキュムレータ内における二層分離を解消することができることから、圧縮機及びアキュムレータを備える冷凍装置への適用が有効である。 According to the present invention, since the two-layer separation in the accumulator can be eliminated by the control, application to a refrigeration apparatus including a compressor and an accumulator is effective.
10 空気調和装置(冷凍装置)
20 圧縮機
70 アキュムレータ
91 室外制御部(制御部)
91a 検知部
10 Air conditioning equipment (refrigeration equipment)
20
91a detector
Claims (7)
前記圧縮機の吸入側に設けられており、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ(70)と、
前記圧縮機の駆動を制御する制御部(91)と、
を備え、
前記制御部は、
前記アキュムレータ内で二層分離している否かを検知する検知部(91a)を含み、
前記検知部によって前記二層分離していることが検知された場合には、油戻し運転よりも高い回転数で前記圧縮機を駆動する二層分離解消運転を実行する、
冷凍装置(10)。 A compressor (20) having a variable rotation speed for compressing a refrigerant whose state changes between gas and liquid;
An accumulator (70) that is provided on the suction side of the compressor and stores excess refrigerant;
A control unit (91) for controlling the driving of the compressor;
With
The controller is
A detector (91a) for detecting whether or not two layers are separated in the accumulator;
When it is detected by the detection unit that the two-layer separation is performed, a two-layer separation elimination operation for driving the compressor at a higher rotational speed than an oil return operation is performed.
Refrigeration equipment (10).
請求項1に記載の冷凍装置。 The control unit performs the oil return operation when a predetermined condition is satisfied and the detection unit does not detect that the two-layer separation is performed.
The refrigeration apparatus according to claim 1.
前記所定条件には、前記圧縮機から流出した冷凍機油量である冷凍機油流出量の積算値が所定値以上であるという条件が含まれており、
前記冷凍機油流出量の積算演算において、前記検知部によって前記二層分離していることが検知されている時と、前記検知部によって前記二層分離していることが検知されていない時とで、演算式が異なっている、
請求項2に記載の冷凍装置。 The control unit performs the two-layer separation elimination operation when the predetermined condition is satisfied,
The predetermined condition includes a condition that an integrated value of the refrigeration oil outflow amount that is the amount of refrigeration oil flowing out of the compressor is equal to or greater than a predetermined value,
In the calculation of the refrigeration oil outflow, when the detection unit detects that the two layers are separated, and when the detection unit does not detect that the two layers are separated. , Arithmetic expressions are different,
The refrigeration apparatus according to claim 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍装置。 The control unit determines the rotation speed of the compressor during the two-layer separation elimination operation based on the refrigerant temperature around the accumulator.
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項4項に記載の冷凍装置。 The detection unit determines whether or not the two layers are separated in the accumulator based on the rotation speed of the compressor.
The refrigeration apparatus according to claim 4.
請求項5項に記載の冷凍装置。 The detection unit determines whether or not the two layers are separated in the accumulator based on the refrigerant temperature around the accumulator.
The refrigeration apparatus according to claim 5.
請求項5又は6項に記載の冷凍装置。 The detection unit determines whether or not the two layers are separated in the accumulator based on a suction dryness that is a dryness of a refrigerant sucked into the compressor.
The refrigeration apparatus according to claim 5 or 6.
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