JP2017096564A - Refrigeration cycle system and liquid back prevention method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機への液バックを防止するようにした冷凍サイクルシステムおよび液バック防止方法に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle system and a liquid back prevention method that prevent liquid back to a compressor.
店舗や事務所、住宅等で使用される空調システムにおいて、ガス冷媒を圧縮して液化する圧縮機の吸入側には、圧力容器状のアキュムレータが接続されている。アキュムレータは、蒸発器から圧縮機に還流する気液混合状の冷媒ガスを一旦貯留して内部で重力により気液分離を行い、気化冷媒のみを圧縮機に吸入させる。これにより、液冷媒がそのまま圧縮機に吸入されてしまう、所謂液バックと呼ばれる事象が防止され、液圧縮による圧縮機の破損が回避される。 In air conditioning systems used in stores, offices, houses, etc., a pressure vessel accumulator is connected to the suction side of a compressor that compresses and liquefies a gas refrigerant. The accumulator temporarily stores gas-liquid mixed refrigerant gas flowing back from the evaporator to the compressor, performs gas-liquid separation by gravity inside, and causes only the vaporized refrigerant to be sucked into the compressor. As a result, an event called liquid back where the liquid refrigerant is sucked into the compressor as it is is prevented, and damage to the compressor due to liquid compression is avoided.
特許文献1に開示されているように、アキュムレータには、貯留された液冷媒が容量オーバーとならないように、所定の液面レベル位置に液面レベル検出器が設けられている。液面レベル検出器は、アキュムレータの圧力容器内に露出して液冷媒に触れるように設けられており、液面レベル検出器の位置に液面が達すると、その検知信号が電気的に出力される。
As disclosed in
空調システムの制御部は、この検知信号を受信すると、圧縮機の回転数を低下あるいは一時的に停止させる、もしくは膨張弁の開度を絞る、といった措置を取り、アキュムレータ内における液冷媒の液面レベルを低下させて液バックを防止する保護運転を行う。特許文献1の空調システムにおいては、アキュムレータの底部に設けられた加熱装置を昇温させることにより液冷媒を飽和温度以上に加熱し、気化させてその液面レベルを低下させている。
When the control unit of the air conditioning system receives this detection signal, it takes measures such as reducing or temporarily stopping the rotation speed of the compressor, or reducing the opening of the expansion valve, and the liquid level of the liquid refrigerant in the accumulator Protective operation to prevent liquid back by lowering the level. In the air conditioning system of
しかしながら、特許文献1に開示されているように、アキュムレータの圧力容器内に液面レベル検出器を設けるのは、アキュムレータの構造の複雑化と製造コストアップを招くとともに、故障しやすい液面レベル検出器を用いることにより、空調システムの信頼性を低下させる原因となる。また、液面レベル検出器の故障時には、液面レベル検出器をアキュムレータの圧力容器から取り外す際に空調システム全体の冷媒を抜かなければならず、冷媒を再充填する手間が掛かり、メンテナンス性が悪い。
However, as disclosed in
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡素で安価、且つ信頼性が高く、メンテナンス性に優れた構成により、液バックを防止して圧縮機を保護することのできる冷凍サイクルシステムおよび液バック防止方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a refrigeration cycle system capable of preventing a liquid back and protecting a compressor with a simple, inexpensive, reliable, and maintainable configuration. And it aims at providing the liquid back prevention method.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係る冷凍サイクルシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器にて凝縮された前記圧縮冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁にて膨張した前記圧縮冷媒を気化させる蒸発器と、前記蒸発器から前記圧縮機に還流する気液混合冷媒を一旦貯留して液冷媒と気化冷媒とに気液分離し、前記気化冷媒のみを前記圧縮機に吸入させるアキュムレータと、を具備してなり、前記アキュムレータは、圧力容器と、前記気液混合冷媒を前記圧力容器内に流入させる冷媒流入部と、前記気化冷媒を前記圧縮機側に流す冷媒流出部と、前記圧力容器の、該圧力容器内における前記液冷媒の最高許容液面レベルの位置に設けられた電気式発熱体と、を備えて構成され、さらに、前記電気式発熱体の発熱量の変化を電力消費量の変化によって検知し、前記電力消費量が所定の閾値に達した場合には、前記液冷媒の前記液面レベルを低下させる保護運転を行う制御部と、を有するものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the refrigeration cycle system according to the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the compressed refrigerant discharged from the compressor, and an expansion that expands the compressed refrigerant condensed in the condenser. A valve, an evaporator that vaporizes the compressed refrigerant expanded by the expansion valve, and a gas-liquid mixed refrigerant that recirculates from the evaporator to the compressor, and temporarily stores the gas and liquid into a liquid refrigerant and a vaporized refrigerant. An accumulator that sucks only the vaporized refrigerant into the compressor, and the accumulator includes a pressure vessel, a refrigerant inflow portion for allowing the gas-liquid mixed refrigerant to flow into the pressure vessel, and the vaporized refrigerant. A refrigerant outflow portion that flows to the compressor side, and an electric heating element provided at a position of the pressure vessel at the highest allowable liquid level level of the liquid refrigerant in the pressure vessel, and The above Control for detecting a change in the amount of heat generated by the pneumatic heating element based on a change in power consumption, and performing a protective operation to lower the liquid level of the liquid refrigerant when the power consumption reaches a predetermined threshold Part.
上記構成とした場合、アキュムレータに設けられた電気式発熱体の発熱量、即ち電力消費量(例えば電流値)は、電気式発熱体が比熱の小さな気化冷媒に隣接している時よりも、比熱の大きな液冷媒に隣接している時の方が大きくなる。このため、液冷媒の液面レベルが電気式発熱体の高さに達すると電気式発熱体の電力消費量が高まる。したがって、制御部によって電気式発熱体の電力消費量を監視することにより、電気式発熱体が気化冷媒に隣接しているのか、あるいは液冷媒に隣接しているのかを特定することができる。 In the case of the above configuration, the heat generation amount of the electric heating element provided in the accumulator, that is, the power consumption (for example, current value) is higher than that when the electric heating element is adjacent to the vaporized refrigerant having a small specific heat. It becomes larger when it is adjacent to a large liquid refrigerant. For this reason, when the liquid level of the liquid refrigerant reaches the height of the electric heating element, the power consumption of the electric heating element increases. Therefore, by monitoring the power consumption of the electric heating element by the control unit, it is possible to specify whether the electric heating element is adjacent to the vaporized refrigerant or the liquid refrigerant.
制御部は、電気式発熱体の電力消費量が所定の閾値に達すると、液冷媒の液面レベルを低下させる保護運転を行う。具体的には、圧縮機の回転数を低下、あるいは一時的に停止させる、もしくは膨張弁の開度を絞る、といった措置を取り、アキュムレータ内における液冷媒の液面レベルを低下させる。これにより、液バックを防止して圧縮機を保護することができる。 When the power consumption of the electric heating element reaches a predetermined threshold value, the control unit performs a protective operation for reducing the liquid level of the liquid refrigerant. Specifically, measures such as lowering the rotational speed of the compressor, temporarily stopping, or reducing the opening of the expansion valve are taken to lower the liquid level of the liquid refrigerant in the accumulator. Thereby, a liquid back can be prevented and a compressor can be protected.
電気式発熱体はセンサではないため、従来のようにアキュムレータに液面レベル検出器を設ける構成よりも簡素且つ安価に実施することができ、故障率が低くなるために冷凍サイクルシステムの信頼性も向上する。したがって、簡素で安価、且つ信頼性の高い構成により、アキュムレータからの液バックを防止して圧縮機を保護することができる。 Since the electric heating element is not a sensor, it can be implemented more simply and at a lower cost than the conventional configuration in which a liquid level detector is provided in the accumulator, and the reliability of the refrigeration cycle system is reduced because the failure rate is reduced. improves. Therefore, a simple, inexpensive, and highly reliable configuration can prevent the liquid back from the accumulator and protect the compressor.
上記構成において、前記電気式発熱体に印加される電圧は、前記電気式発熱体が前記気化冷媒に隣接した時には前記電気式発熱体の発熱により該気化冷媒の温度を上昇させ、前記電気式発熱体が前記液冷媒に隣接した時には該液冷媒の冷熱により該電気式発熱体の温度が低下する範囲に設定することが考えられる。 In the above-described configuration, the voltage applied to the electric heating element increases the temperature of the vaporized refrigerant by the heat generated by the electric heating element when the electric heating element is adjacent to the vaporized refrigerant. When the body is adjacent to the liquid refrigerant, it can be considered that the temperature of the electric heating element is lowered by the cold heat of the liquid refrigerant.
これにより、電気式発熱体の発熱量は、気化冷媒を温めることはできるが、液冷媒を温めることはできず、逆に液冷媒によって電気式発熱体が冷却される程度の微弱な発熱量となる。これでも気化冷媒と液冷媒の判別は行うことができるため、必要最小限の電力によって液冷媒の液面レベル上昇を検知可能にし、液バックを防止することができる。 As a result, the calorific value of the electric heating element can warm the vaporized refrigerant, but cannot warm the liquid refrigerant. Conversely, the calorific value is such that the electric heating element is cooled by the liquid refrigerant. Become. Even in this case, the vaporized refrigerant and the liquid refrigerant can be discriminated, so that an increase in the liquid level of the liquid refrigerant can be detected with a minimum amount of electric power, and liquid back can be prevented.
しかも、電気式発熱体の発熱量が必要最小限に留められるため、アキュムレータ内の気液冷媒が必要以上に加熱されることがない。したがって、電気式発熱体によって冷媒に過分な過熱度が付与されて冷凍サイクルシステムの効率が低下してしまうことを防止することができる。 In addition, since the amount of heat generated by the electric heating element is kept to the minimum necessary, the gas-liquid refrigerant in the accumulator is not heated more than necessary. Therefore, it is possible to prevent the efficiency of the refrigeration cycle system from being reduced due to an excessive degree of superheat being imparted to the refrigerant by the electric heating element.
上記構成において、前記電気式発熱体は、温度センサとしても利用可能な測温抵抗体としてもよい。こうすることにより、アキュムレータに冷媒温度センサが設けられる冷凍サイクルシステムの場合には、1つの電気式発熱体を、液冷媒の液面レベル検知センサと、冷媒温度センサとの両方に兼用することができ、システム構成を簡素化して低コスト化と信頼性の向上を図ることができる。 In the above configuration, the electric heating element may be a resistance temperature detector that can also be used as a temperature sensor. In this way, in the case of a refrigeration cycle system in which a refrigerant temperature sensor is provided in the accumulator, one electric heating element can be used as both a liquid level detection sensor and a refrigerant temperature sensor. In addition, the system configuration can be simplified to reduce costs and improve reliability.
上記構成において、前記電気式発熱体は、前記圧力容器に設けられて該圧力容器の外部側から内部側に没入する凹部の中に外部側から挿入されて設けられる構成としてもよい。
本構成によれば、電気式発熱体をアキュムレータの圧力容器の外部から着脱することができるため、例えば電気式発熱体を交換するメンテナンスを行うような場合に、冷凍サイクルシステム全体の冷媒を抜かなくてもよくなり、メンテナンス性を大幅に向上させることができる。
In the above configuration, the electric heating element may be provided by being inserted from the outside into a recess provided in the pressure vessel and immersing from the outside to the inside of the pressure vessel.
According to this configuration, since the electric heating element can be attached and detached from the outside of the accumulator pressure vessel, for example, when performing maintenance to replace the electric heating element, the refrigerant of the entire refrigeration cycle system is not drained. The maintenance can be greatly improved.
しかも、電気式発熱体の表面が、圧力容器の凹部を介して広い面積で気液冷媒中に浸漬されるため、単に電気式発熱体を圧力容器の側壁に貼着したような場合に比べ、電気式発熱体と気液冷媒との熱交換速度を速めることができる。
これにより、圧力容器内において液冷媒の液面レベルが上昇して電気式発熱体の高さに達した際に、電気式発熱体の電力消費量が高まるまでの時間が短縮される。このため、制御部による保護運転開始までの時間も短縮される。したがって、制御応答性を向上させて液バックを防止し、圧縮機を確実に保護することができる。
Moreover, since the surface of the electric heating element is immersed in the gas-liquid refrigerant in a wide area through the recess of the pressure vessel, compared to a case where the electric heating element is simply attached to the side wall of the pressure vessel, The heat exchange speed between the electric heating element and the gas-liquid refrigerant can be increased.
As a result, when the liquid level of the liquid refrigerant increases in the pressure vessel and reaches the height of the electric heating element, the time until the power consumption of the electric heating element increases is shortened. For this reason, the time until the start of the protective operation by the control unit is also shortened. Therefore, it is possible to improve control responsiveness, prevent liquid back, and reliably protect the compressor.
即ち、本発明に係る液バック防止方法は、冷凍サイクルシステムにおいて蒸発器から圧縮機に還流する気液混合冷媒を液冷媒と気化冷媒とに気液分離するアキュムレータの、前記液冷媒の最大貯留量となる液面レベルに電気式発熱体を設け、該電気式発熱体の発熱量の変化を電流値の変化によって検知し、前記液冷媒の液面が最高許容液面レベルに達したことを検出するものである。 That is, the liquid back prevention method according to the present invention provides a maximum storage amount of the liquid refrigerant in an accumulator that separates the gas-liquid mixed refrigerant that flows back from the evaporator to the compressor into a liquid refrigerant and a vaporized refrigerant in the refrigeration cycle system. An electric heating element is provided at the liquid level, and the change in the amount of heat generated by the electric heating element is detected by a change in the current value to detect that the liquid refrigerant has reached the maximum allowable liquid level. To do.
上記の液バック防止方法によれば、アキュムレータの最大貯留量となる液面レベルに電気式発熱体を設けて、その電力消費量の変化を監視するという簡単な方法により、アキュムレータの内部において液冷媒の液面レベルが上昇していることを確実に検知し、この液面レベルを低下させる運転を行って液バックを防止し、圧縮機を保護することができる。 According to the above liquid back prevention method, a liquid refrigerant is provided inside the accumulator by a simple method of providing an electric heating element at the liquid level that is the maximum storage amount of the accumulator and monitoring the change in power consumption. It is possible to reliably detect that the liquid level has risen and to perform an operation to lower the liquid level to prevent liquid back and protect the compressor.
以上のように、本発明に係る冷凍サイクルシステムおよび液バック防止方法によれば、簡素で安価、且つ信頼性が高く、メンテナンス性に優れた構成により、液バックを防止して圧縮機を保護することができる。 As described above, according to the refrigeration cycle system and the liquid back prevention method according to the present invention, the liquid back is prevented and the compressor is protected by a simple, inexpensive, reliable, and maintainable configuration. be able to.
以下、図1〜図3に基づいて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施形態に係る冷暖房空調システム1(冷凍サイクルシステムの一例)の基本構成を示す回路図である。この冷暖房空調システム1は、住居、事務所、店舗等に適用されるヒートポンプ式の冷暖房空調システムであり、屋外に設置される室外ユニット2と、屋内に設置される室内ユニット3とを備えた一般的な構成のものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of an air conditioning / air conditioning system 1 (an example of a refrigeration cycle system) according to an embodiment of the present invention. This air-conditioning / air-
室外ユニット2の内部には、冷媒を圧縮する密閉型の電動圧縮機4(圧縮機)と、冷媒の流れを制御する四方弁5と、冷房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器6と、冷媒中の水分を除去するレシーバドライヤ7と、冷媒を膨張させる膨張弁8とが、この順番で管路部材10により接続されている。膨張弁8からは管路部材11が延びて室内ユニット3に繋がっている。
The
電動圧縮機4の吸入側にはアキュムレータ12が接続されており、室外熱交換器6には冷却ファン13が設けられている。さらに、この冷暖房空調システム1を制御する制御部14が設置されている。制御部14は、電動圧縮機4と四方弁5と膨張弁8に、それぞれ制御信号S1,S2,S3を送ってこれらを制御する。
An
一方、室内ユニット3の内部には、冷房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する室内熱交換器15が組み込まれ、送風ファン16が併設されている。この室内熱交換器15の一端に、室外ユニット2から延出する管路部材11が接続され、室内熱交換器15の他端から延出する管路部材17が室外ユニット2内の四方弁5を経てアキュムレータ12に繋がっている。
On the other hand, the
四方弁5が図1の角度になっている時は、冷暖房空調システム1は冷房運転モードとなり、電動圧縮機4で圧縮され、吐出された高温・高圧の冷媒は、四方弁5を経て室外熱交換器6に流れ、ここで冷却ファン13により外気と熱交換されて冷却されることにより液相状となる。次に、レシーバドライヤ7で水分を除去されてから膨張弁8で膨張して適切な圧力に設定され、その後、管路部材11を経て室内ユニット3の室内熱交換器15に流れ、ここで気化することによって室内熱交換器15の熱を奪い、同時に送風ファン16が作動することにより、室内の空気が室内熱交換器15により冷却されて室内に吹き出され、室内の冷房に供される。室内熱交換器15で気化した冷媒は管路部材17と四方弁5とアキュムレータ12を経て再び電動圧縮機4に吸入される。
When the four-
また、四方弁5が図1の角度から90度、時計回りまたは反時計回りに回動すると、冷暖房空調システム1は暖房運転モードとなる。即ち、電動圧縮機4で圧縮された冷媒は、四方弁5と管路部材17を経て室内熱交換器15に流れ、ここで送風ファン16により室内の空気と熱交換されて冷却され、液相状となる。この時、冷媒と熱交換されて暖められた空気が送風ファン16により室内に吹き出されて室内の暖房に供される。そして、室内熱交換器15を通過して液相状になった冷媒は、膨張弁8で膨張して適当な圧力に設定された後、レシーバドライヤ7で水分を除去されてから室外熱交換器6に流れ、ここで気化することによって熱を外部に逃がし、アキュムレータ12を経て再び電動圧縮機4に吸入される。
When the four-
[第1実施形態]
図2は、アキュムレータ12の第1実施形態を示す縦断面図である。
アキュムレータ12は、室外熱交換器6または室内熱交換器15から電動圧縮機4に還流する気液混合冷媒を一旦貯留して内部で重力により気液分離を行い、気化冷媒のみを電動圧縮機4に吸入させ、液冷媒Rを所定量貯留するものである。アキュムレータ12は、所定の内容量を備えたタンク状の圧力容器20と、この圧力容器20の頂部に設けられたパイプ状の冷媒流入部21および冷媒流出部22と、電気式発熱体23と、温度センサ24とを具備して構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the first embodiment of the
The
冷媒流入部21は直角に屈曲した短いパイプ部材であり、その一端に設けられた入口開口部21aが四方弁5に接続され、他端に設けられた出口開口部21bが圧力容器20の天板を貫通して圧力容器20の内部上方において下向きに開口している。
The
冷媒流出部22は冷媒流入部21よりも長いU字状のパイプ部材であり、その一端に設けられた入口開口部22aが圧力容器20の内部上方において上向きに開口し、他端が圧力容器20の天板を貫通し、この他端に設けられた出口開口部22bが電動圧縮機4に接続される。冷媒流出部22の中間部は圧力容器20の内部で下方に凸となるようにU字状に深く湾曲し、その湾曲部が圧力容器20の底部付近に位置している。
The
圧力容器20の内部における冷媒流入部21の出口開口部21bの高さをH1とすると、冷媒流出部22の入口開口部22aの高さH2はH1よりも低く設定されている。また、電気式発熱体23と温度センサ24の高さH3はH2よりもさらに低く設定されている。即ち、H1>H2>H3となっている。電気式発熱体23と温度センサ24の設置高さH3は、圧力容器20の内部における液冷媒Rの最高許容液面レベルとなる。
If the height of the outlet opening 21b of the
このアキュムレータ12において、室外熱交換器6または室内熱交換器15から電動圧縮機4に還流する気液混合冷媒は、冷媒流入部21の入口開口部21aから流入し、出口開口部21bから流下して圧力容器20内に入る。この気液混合冷媒は重力によって気液分離され、その液相分である液冷媒Rが潤滑油と共に圧力容器20内に貯留される。このように圧力容器20内に貯留された液冷媒Rの液面レベルH4は、冷暖房空調システム1の通常運転時において電気式発熱体23および温度センサ24の高さH3よりも低くなるように調整される。したがって、通常運転時には冷媒流出部22の入口開口部22aが液冷媒Rの液面よりも上に十分突出している。
In this
気液混合冷媒から気液分離された気化冷媒は、入口開口部22aから冷媒流出部22内に入り、出口開口部22bから出て電動圧縮機4に吸入される。このように、液冷媒Rが圧力容器20内に貯留され、気化冷媒のみが電動圧縮機4に吸入されるようになっており、液冷媒Rが電動圧縮機4に吸入されることはない。
The vaporized refrigerant separated from the gas-liquid mixed refrigerant enters the
圧力容器20の側面をなす側壁20aには、圧力容器20の外部側から内部側に没入する凹部20bが形成されている。この凹部20bは、例えば側壁20aに貫通穴を穿設し、この貫通穴に、先端が閉じられたパイプ材20cを所定の長さだけ挿入して溶接することにより形成されている。そして、この凹部20bに電気式発熱体23と温度センサ24とが圧力容器20の外部側から挿入されている。
The
温度センサ24は本発明を実施するための必須要素ではないため、省略することができる。あるいは温度センサ24と共に圧力センサを設けてもよい。圧力センサを設けることにより、圧力容器20内の圧力を検知し、その圧力下における液冷媒Rの飽和蒸発温度と、温度センサ24により計測された実際の温度との差から、電気式発熱体23と温度センサ24の設置高さH3付近に液冷媒Rが存在するか否かをある程度判断することができる。
Since the
以上のように構成された冷暖房空調システム1の運転時において、電気式発熱体23には、ハーネス23aを経て制御部14から(あるいは図示しない電源部から)電力が供給される。この時に電気式発熱体23に印加される電圧は、電気式発熱体23が気化冷媒に隣接した時には電気式発熱体23の発熱により気化冷媒の温度を上昇させ、電気式発熱体23が液冷媒Rに隣接した時には液冷媒Rの冷熱により電気式発熱体23の温度が低下する程度の、一定の電圧に設定される。
During operation of the air conditioning /
つまり、図2に示すように、圧力容器20内に貯留されている液冷媒Rの液面レベルが電気式発熱体23の高さH3よりも低い時には、電気式発熱体23が気化冷媒に隣接した状態となり、電気式発熱体23の発する熱によって圧力容器20内の気化冷媒が温められる。また、液冷媒Rの液面レベルが電気式発熱体23の高さH3に達した場合には、電気式発熱体23が液冷媒Rに隣接した状態となり、気化冷媒よりも比熱の大きい液冷媒Rの冷熱によって電気式発熱体23が冷却されるようになっている。
That is, as shown in FIG. 2, when the liquid level of the liquid refrigerant R stored in the
制御部14は、上記のような電気式発熱体23の発熱量の変化を電力消費量の変化によって検知し、図3に示すように、電力消費量が所定の閾値Aに達した場合には、液冷媒Rの液面レベルを低下させる保護運転を行う。
The
例えば、運転開始から時間T1が経過した時点で、アキュムレータ12の圧力容器20内における液冷媒Rの液面レベルが上昇して電気式発熱体23の高さH3に達すると、定電圧が供給されている電気式発熱体23の発熱量、即ち電流値は定常値Nから上昇し始める。これは、電気式発熱体23を発熱させるのに必要な電流量が、比熱の小さな気化冷媒に隣接している時よりも、比熱の大きな液冷媒Rに隣接している時の方が多くなるためである。したがって、制御部14によって電気式発熱体23の電流量を監視することにより、電気式発熱体23が気化冷媒に隣接しているのか、あるいは液冷媒Rに隣接しているのかを特定することができる。
For example, when the time T1 has elapsed from the start of operation and the liquid level of the liquid refrigerant R in the
そして、時間T2において電流値が所定の閾値Aに達すると、制御部14は保護運転を開始する。具体的には、電動圧縮機4の回転数を低下、あるいは一時的に停止させる、もしくは膨張弁8の開度を絞る、といった措置を取り(これらは運転状況に応じて適宜選択される)、アキュムレータ12内における液冷媒Rの液面レベルを低下させる。これにより、液バックを防止して電動圧縮機4を保護することができる。
When the current value reaches a predetermined threshold A at time T2, the
その後、電流値がピーク値を過ぎて低下し、時間T3において閾値Aよりも低い閾値Bまで降下したら、制御部14は保護運転を終了する。このように、保護運転を開始する閾値Aよりも、保護運転を終了する閾値Bの方が低く設定されるのは、電流値が閾値A付近を上下した際に保護運転の開始と終了とが頻繁に繰り返されること(ヒステリシス)を防止するためである。
なお、図3では、時間T4で液冷媒Rの液面レベルが初期値に低下し、電流値が定常値Nに戻っているが、実際の運転時には電流値が定常値Nと閾値Aとの間を上下する。
Thereafter, when the current value decreases past the peak value and falls to the threshold value B lower than the threshold value A at time T3, the
In FIG. 3, the liquid level of the liquid refrigerant R decreases to the initial value and the current value returns to the steady value N at time T <b> 4. However, during actual operation, the current value is between the steady value N and the threshold value A. Move up and down.
以上のように、本実施形態における冷暖房空調システム1は、電動圧縮機4に吸入される気液混合冷媒の気液分離を行い、気化冷媒のみを電動圧縮機4に吸入させるアキュムレータ12における液冷媒Rの最高許容液面レベルH3の位置に電気式発熱体23を設け、制御部14によって電気式発熱体23の発熱量の変化を電力消費量の変化として検知し、電力消費量が所定の閾値Aに達した場合には、液面レベルを低下させる保護運転を行うようにしたものである。
As described above, the air conditioning /
本構成とした場合、電気式発熱体23はセンサではないため、従来のようにアキュムレータ12に液面レベル検出器を設ける構成よりも簡素且つ安価に実施することができ、液面レベル検出部としての故障率が低くなるために冷暖房空調システム1の信頼性を格段に向上させることができる。したがって、簡素で安価、且つ信頼性の高い構成により、アキュムレータ12からの液バックを防止して電動圧縮機4を保護することができる。
In this configuration, since the
また、電気式発熱体23に印加される電圧は、電気式発熱体23が気化冷媒に隣接した時には電気式発熱体23の発熱により気化冷媒の温度を上昇させ、電気式発熱体23が液冷媒Rに隣接した時には液冷媒Rの冷熱により電気式発熱体23の温度が低下する範囲に設定されている。
The voltage applied to the
これにより、電気式発熱体23の発熱量は、気化冷媒を温めることはできるが、液冷媒を温めることはできず、逆に電気式発熱体23が冷却される程度の微弱な発熱量となる。これでも気化冷媒と液冷媒Rの判別は行うことは十分にできるため、必要最小限の電力によって液冷媒Rの液面レベル上昇を検知可能にし、液バックを防止することができる。
Thereby, the calorific value of the
しかも、電気式発熱体23の発熱量が必要最小限に留められるため、アキュムレータ12内の気液冷媒が必要以上に加熱されることがない。したがって、電気式発熱体23によって冷媒に過分な過熱度が付与されて冷暖房空調システム1の効率が低下してしまうことを防止することができる。
Moreover, since the amount of heat generated by the
また、電気式発熱体23は、アキュムレータ12(圧力容器20)の側壁20aに設けられて圧力容器20の外部側から内部側に没入する凹部20bの中に外部側から挿入されて設けられている。
この構造によれば、電気式発熱体23を圧力容器20の外部から着脱することができるため、例えば電気式発熱体23を交換するメンテナンスを行うような場合に、冷暖房空調システム1全体の冷媒を抜かなくてもよくなり、メンテナンス性を大幅に向上させることができる。
The
According to this structure, since the
しかも、電気式発熱体23の表面が、圧力容器20の凹部20bを介して広い面積で気液冷媒中に浸漬されるため、単に電気式発熱体23を圧力容器20の側壁20aに貼着したような場合に比べて、電気式発熱体23と気液冷媒との熱交換速度を速めることができる。
これにより、圧力容器20内において液冷媒Rの液面レベルが上昇して電気式発熱体23の高さH3に達した際に、電気式発熱体23の電力消費量が高まるまでの時間(図3におけるT1からT2までの時間)が短縮される。このため、制御部14による保護運転開始までの時間も短縮される。したがって、制御応答性を向上させて液バックを防止し、電動圧縮機4を確実に保護することができる。
Moreover, since the surface of the
As a result, when the liquid level of the liquid refrigerant R increases in the
[第2実施形態]
図4は、アキュムレータの第2実施形態を示す縦断面図である。
このアキュムレータ12Aにおいて、図2に示す第1実施形態のアキュムレータ12との相違点は、電気式発熱体23Aが、温度センサとしても利用可能な測温抵抗体とされていることと、図2に示す温度センサ24を備えていないことの2点である。その他の各構成部は図2に示すアキュムレータ12と同一であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the accumulator.
The difference between the
このように、電気式発熱体23Aとして測温抵抗体を用いることにより、第1実施形態の場合と同様に、電気式発熱体23Aに定電圧を供給することにより、電気式発熱体23Aを液冷媒Rの液面レベル検知センサとして使用することができる。
また、アキュムレータ12Aに冷媒温度センサが設けられる冷暖房空調システムの場合には、電気式発熱体23Aにより検知される温度データを制御部14に送って冷媒の温度検知を行うことができる。
つまり、1つの電気式発熱体23Aを、液冷媒Rの液面レベル検知センサと、冷媒温度センサとの両方に兼用することができ、システム構成を簡素化して低コスト化と信頼性の向上を図ることができる。
In this way, by using a resistance temperature detector as the
Further, in the case of an air conditioning and air conditioning system in which a refrigerant temperature sensor is provided in the
That is, one
以上説明したように、本実施形態に係る冷凍サイクルシステムおよび液バック防止方法によれば、簡素で安価、且つ信頼性が高く、メンテナンス性に優れた構成により、液バックを防止して圧縮機を保護することができる。 As described above, according to the refrigeration cycle system and the liquid back prevention method according to the present embodiment, a simple, inexpensive, reliable, and maintainable configuration prevents liquid back and allows the compressor to be installed. Can be protected.
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、電気式発熱体23,23Aが挿入される凹部20bは、必ずしも圧力容器20の側壁20aに設ける必要はなく、例えば圧力容器20の天板から圧力容器20の内部に向かって下垂するように凹部20bを形成し、その内部に電気式発熱体23,23Aを挿入してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be appropriately changed or improved. Embodiments with such changes and improvements are also included in the scope of the right of the present invention. And
For example, the
1 冷暖房空調システム(冷凍サイクルシステム)
2 室外ユニット
3 室内ユニット
4 電動圧縮機(圧縮機)
5 四方弁
6 室外熱交換器(凝縮器)
7 レシーバドライヤ
8 膨張弁
12,12A アキュムレータ
14 制御部
15 室内熱交換器(蒸発器)
20 圧力容器
20a 圧力容器の側壁
20b 凹部
20c パイプ材
21 冷媒流入部
22 冷媒流出部
23 電気式発熱体
23A 電気式発熱体(測温抵抗体)
A 閾値
H3 最高許容液面レベル
R 液冷媒
1 Air conditioning system (refrigeration cycle system)
2
5 Four-
7 Receiver dryer 8
20
A Threshold value H3 Maximum allowable liquid level R Liquid refrigerant
Claims (5)
前記圧縮機から吐出された圧縮冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器にて凝縮された前記圧縮冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁にて膨張した前記圧縮冷媒を気化させる蒸発器と、
前記蒸発器から前記圧縮機に還流する気液混合冷媒を一旦貯留して液冷媒と気化冷媒とに気液分離し、前記気化冷媒のみを前記圧縮機に吸入させるアキュムレータと、を具備してなり、
前記アキュムレータは、
圧力容器と、
前記気液混合冷媒を前記圧力容器内に流入させる冷媒流入部と、
前記気化冷媒を前記圧縮機側に流す冷媒流出部と、
前記圧力容器の、該圧力容器内における前記液冷媒の最高許容液面レベルの位置に設けられた電気式発熱体と、を備えて構成され、
さらに、前記電気式発熱体の発熱量の変化を電力消費量の変化によって検知し、前記電力消費量が所定の閾値に達した場合には、前記液冷媒の前記液面レベルを低下させる保護運転を行う制御部と、を有することを特徴とする冷凍サイクルシステム。 A compressor for compressing the refrigerant;
A condenser for condensing the compressed refrigerant discharged from the compressor;
An expansion valve for expanding the compressed refrigerant condensed in the condenser;
An evaporator for vaporizing the compressed refrigerant expanded by the expansion valve;
An accumulator that temporarily stores a gas-liquid mixed refrigerant that is refluxed from the evaporator to the compressor, separates the gas-liquid mixed liquid into a liquid refrigerant and a vaporized refrigerant, and sucks only the vaporized refrigerant into the compressor. ,
The accumulator is
A pressure vessel;
A refrigerant inflow portion for allowing the gas-liquid mixed refrigerant to flow into the pressure vessel;
A refrigerant outflow portion for flowing the vaporized refrigerant toward the compressor;
An electric heating element provided at a position of the highest allowable liquid level level of the liquid refrigerant in the pressure vessel.
Further, a protective operation for detecting a change in the amount of heat generated by the electric heating element based on a change in power consumption, and lowering the liquid level of the liquid refrigerant when the power consumption reaches a predetermined threshold value. A refrigeration cycle system, comprising:
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