JP2020165593A - 空気調和機 - Google Patents
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Description
本発明の第1態様に係る空気調和機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を接続する配管で冷媒を循環させる空気調和機であって、前記圧縮機へ導かれる冷媒を気液分離するアキュムレータと、前記圧縮機と前記アキュムレータとを接続し、前記アキュムレータで分離された気相の冷媒を前記圧縮機へ導く吸入配管と、前記アキュムレータから前記圧縮機へ油を導く油戻し配管と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を前記膨張弁へ導く冷媒配管と、内部を流通する冷媒の流量を調整する冷却用膨張弁を有し、前記冷媒配管から分岐し、前記冷媒配管を流通する冷媒の一部である冷媒を前記冷媒配管から抽出する分岐配管と、ホットガスバイパス弁を有し、前記圧縮機の吐出側の配管と前記分岐配管とを接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記分岐配管へ導く第1ホットガスバイパス配管と、前記分岐配管を流通する冷媒と前記冷媒配管を流通する冷媒とを熱交換し、前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する熱交換器と、前記熱交換器で前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却した冷媒を、前記アキュムレータの入口側の配管へ導く第2ホットガスバイパス配管と、を備えている。
上記構成では、第1ホットガスバイパス配管を流通する冷媒は、分岐配管を流通する冷媒と合流する。第1ホットガスバイパス配管を流通する冷媒の温度と、分岐配管を流通する冷媒の温度とは異なっているため、分岐配管を介して合流する冷媒の流量を調整することで、合流後の冷媒(以下、「冷却用冷媒」という。)の温度を調整することができる。冷却用冷媒は、熱交換器及び第2ホットガスバイパス配管を介して、アキュムレータの上流側の配管へ導入される。よって、冷却用膨張弁によって分岐配管を流通する冷媒の流量を調整することで、アキュムレータの入口側の配管へ導かれる冷媒の温度を調整することができる。したがって、アキュムレータを介して圧縮機へ導かれる冷媒の温度を所望の温度に調整することができる。よって、圧縮機及び圧縮機の吐出側に設けられた機器の損傷を抑制することができる。
上記構成では、第2ホットガスバイパス配管を介して、熱交換器で冷媒配管を流通する冷媒を冷却した冷媒を、アキュムレータの入口側の配管へ導いている。これにより、第1ホットガスバイパス配管を流通した冷媒をアキュムレータの上流側に戻すことができる。したがって、第1ホットガスバイパス配管を流通した冷媒の略全量が、アキュムレータを介して吸入配管の全域を流通することとなる。よって、吸入配管における流量の低減が抑制され、圧力損失の低下を抑制することができる。吸入配管における圧力損失の低下を抑制することができるので、油配管を介してアキュムレータから圧縮機へと好適に油を導くことができる。
また、第1態様と同様に、冷却用膨張弁を調整することで、アキュムレータを介して圧縮機へ導かれる冷媒の温度を所望の温度に調整することができる。
また、熱交換器で冷媒配管を流通する冷媒を冷却した冷媒をアキュムレータへ導いているので、第1態様と同様に、第1ホットガスバイパス配管を流通した冷媒の略全量が、吸入配管の全域を流通することとなる。したがって、油戻し配管を介してアキュムレータから圧縮機へと好適に油を導くことができる。
上記構成では、圧縮機の回転数が所定の回転数以下である場合に、ホットガスバイパス弁を開状態としている。すなわち、蒸発器がフロストし易い状態となると、ホットガスバイパス弁を開状態として、蒸発器へ導かれる冷媒の量を低減させ、蒸発器をフロストし難くしている。したがって、より確実に、蒸発器をフロストし難くすることができる。
図1には、1台の室外機2に対して複数台の室内機3A,3Bが接続されるマルチ型空気調和機の冷媒回路図が示されている。なお、室外機2は複数台であっても良い。
圧縮機10の吐出側には、吐出配管30を介してオイルセパレータ11が接続されている。オイルセパレータ11では、圧縮された冷媒から潤滑油が分離される。オイルセパレータ11でミスト状潤滑油が分離された冷媒は、第1ガス配管31を介して、四方切換弁12へと導かれる。第1ガス配管31には、逆止弁31aが設けられており、冷媒が逆流しないようになっている。また、第1ガス配管31には、内部を流通する冷媒の圧力を計測する高圧センサ31bが設けられている。高圧センサ31bは、計測した圧力を制御装置50へ送信する。
各室外熱交換器13A,13Bとレシーバ16とを接続する第1液配管33は、各室外熱交換器13A,13Bに対応するように、途中位置まで2本に分かれている。2本の第1液配管33は、合流地点P1で合流している。合流地点P1と室外熱交換器13との間の第1液配管33には、室外熱交換器13側から順番に、過冷却コイル14及び室外膨張弁15が設けられている。
アキュムレータ19と吸入配管38とを接続する第1油配管46は、アキュムレータ19で分離された液冷媒を潤滑油とともに、吸入配管38へ戻すために設けられている。第1油配管46には、キャピラリ46aが設けられている。キャピラリ46aは、固定絞りとして用いられ、通過する液冷媒及び潤滑油の圧力を減少させる。
なお、ホットガスバイパス弁41aは、開度を調整できる流量調整弁であってもよい。また、第1ホットガスバイパス配管41には、キャピラリを設けてもよい。
室内熱交換器23は、室内空気と熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器または蒸発器として動作する。室内熱交換器23には、室内熱交換器23内を通過する冷媒の温度を計測する第2温度センサ23aが設けられている。第2温度センサ23aは、計測した温度を制御装置50へ送信する。
また、圧縮機10と他の室外機2に設けられた圧縮機10とは、均油配管48によって接続されている。
制御装置50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等である。
圧縮機回転数制御部51は、室内機3の負荷に応じて圧縮機10の回転数を変更する。
ホットガスバイパス弁制御部52は、ホットガスバイパス弁41aの開閉を制御する。ホットガスバイパス弁制御部52は、マルチ型空気調和機1が通常に運転している状態では、ホットガスバイパス弁41aを閉状態としており、所定の条件が成立すると、ホットガスバイパス弁41aを開状態とする。ホットガスバイパス弁41aを開状態とする所定の条件等の詳細は後述する。
圧縮機10で圧縮され、吐出された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管30を介してオイルセパレータ11に導かれる。オイルセパレータ11では、冷媒から潤滑油が分離される。潤滑油が分離された冷媒は、第1ガス配管31を介して四方切換弁12へ導かれ、四方切換弁12により第2ガス配管32を介して室外熱交換器13側に循環される。一方、冷媒から分離された潤滑油は、第2油配管47を介して圧縮機10へ導入される。
圧縮機10で圧縮され、吐出された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管30を介してオイルセパレータ11に導かれる。オイルセパレータ11では、冷媒から潤滑油が分離される。潤滑油が分離された冷媒は、第1ガス配管31を介して四方切換弁12へ導かれる。四方切換弁12に導かれた冷媒は、四方切換弁12により、ガス側操作弁20及び第3ガス配管36を介して、ガス側配管4へ導かれる。ガス側配管4へ導かれた冷媒は、分岐器6を介して、各室内機3A,3Bへと分流される。
本処理が開始される際には、ホットガスバイパス弁41aは閉状態とされている。本処理が開始されると、まず、制御装置50は、マルチ型空気調和機1が冷房運転しているか否かを判断する(S1)。冷房運転をしていると判断した場合には、S2に進む。一方、マルチ型空気調和機1が冷房運転していないと判断した場合には、S7へ進みホットガスバイパス弁41aの閉状態を維持し、本処理を終了する。
S3では、マルチ型空気調和機1が発停時ポンプダウン制御を行っているか否かを判断する。発停時ポンプダウン制御を行っていないと判断した場合には、S4に進む。一方、発停時ポンプダウン制御を行っていると判断した場合には、S7へ進みホットガスバイパス弁41aの閉状態を維持し、本処理を終了する。
本処理が開始されると、まず、制御装置50は、マルチ型空気調和機1が冷房運転しているか否かを判断する(S11)。冷房運転をしていると判断した場合には、S12に進む。一方、マルチ型空気調和機1が冷房運転していないと判断した場合には、S17へ進みホットガスバイパス弁41aの閉状態とし、本処理を終了する。
S13では、ホットガスバイパス弁41aを開状態としてから5分以上経過している否かを判断する。5分以上経過していると判断した場合には、S15へ進む。一方、5分以上経過していないと判断した場合には、S14へ進み、ホットガスバイパス弁41aの開状態を維持し、本処理を終了する。
一般に、吸入配管の圧力損失が大きいと、圧縮機が冷媒を吸入する圧力(圧縮機吸入圧力)が低下し、冷媒密度が低下するため、同一の圧縮機の回転数において、能力が低下する。圧縮機の能力の低下を抑制するために、吸入配管の管径を拡大し、吸入配管の圧力損失を低下させることが考えられる。
しかしながら、吸入配管の圧力損失を低下させると、吸入配管と並列的に設けられている第1油配管において、アキュムレータから圧縮機へと油が移動し難くなる。特に圧縮機の回転数が低回転数の場合に、顕著である。その対策として、圧縮機の下限の回転数を高く設定することで、第1油配管における油の移動を確保することが考えられる。
しかしながら、圧縮機の下限回転数を高くすると、圧縮機の最小能力が上昇するので、冷房運転における低負荷運転(例えば、室内機が1台しか稼働していない状態での運転等)において、室内熱交換器での低圧が低下し、蒸発温度が低下する。このため、室内熱交換器がフロスト(着霜)してしまう可能性がある。室内熱交換器がフロストした場合(もしくは、そのおそれがある場合)には、室内機を停止させる(室内膨張弁を閉状態とする)アンチフロスト制御を行う。このため、圧縮機の下限回転数を高くすると、頻繁にアンチフロスト制御を行うこととなる可能性があった。頻繁にアンチフロスト制御を行うと、室内機の発停が頻繁に繰り返され、冷房能力が低下し、利用者の快適性が低下する可能性があった。
よって、吸入配管38の圧力損失を低減させ、かつ、第1油配管46において油の移動量を確保するために、圧縮機10の最低回転数を上昇させた場合であっても、室内機3に設けられた蒸発器をフロストし難くすることができる。また、室内機3をフロストし難くすることで、アンチフロスト制御を行う頻度が低減するので、室内機3の停止時間を短縮することができる。よって、冷房能力の低下を抑制し、利用者の快適性を向上させることができる。
第1ホットガスバイパス配管41を流通する冷媒は、分岐配管40を流通する冷媒と合流する。第1ホットガスバイパス配管41を流通する冷媒の温度と、分岐配管40を流通する冷媒の温度とは異なっているため、分岐配管40を介して合流する冷媒の流量を調整することで、合流後の冷却用冷媒の温度を調整することができる。冷却用冷媒は、過冷却熱交換器17及び第2ホットガスバイパス配管42を介して、アキュムレータ19の上流側の第4ガス配管37へ導入される。よって、過冷却用膨張弁18によって分岐配管40を流通する冷媒の流量を調整することで、アキュムレータ19へ導かれる冷媒の温度を調整することができる。したがって、アキュムレータ19を介して圧縮機10へ導かれる冷媒の温度を所望の温度に調整することができる。よって、圧縮機10及び圧縮機10の吐出側に設けられた機器の損傷を抑制することができる。
本実施形態では、第2ホットガスバイパス配管42を介して、熱交換器で冷媒配管を流通する冷媒を冷却した冷媒を、アキュムレータ19の入口側の配管へ導いている。これにより、第1ホットガスバイパス配管41を流通した冷媒をアキュムレータ19の上流側に戻すことができる。したがって、第1ホットガスバイパス配管41を流通した冷媒の略全量が、アキュムレータ19を介して吸入配管38の全域を流通することとなる。よって、吸入配管38における冷媒流量の低減が抑制され、吸入配管38における圧力損失の低下を抑制することができる。吸入配管38における圧力損失の低下を抑制することができるので、油配管を介してアキュムレータ19から圧縮機10へと好適に油を導くことができる。
また、圧縮機10の下限回転数を上げたとしても、上述のように、ホットガスバイパス弁41aを調整することで、蒸発器へ導かれる冷媒の量を調整し、蒸発器をフロストし難くすることができる。
例えば、上記実施形態では、第2ホットガスバイパス配管42の下流端を、第4ガス配管37に接続する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図1の破線で示すように、第2ホットガスバイパス配管42の下流端部60を、第4ガス配管37には接続せずに、アキュムレータ19に接続してもよい。
このように構成した場合であっても、上記実施形態と同様に、ホットガスバイパス弁41aを調整することで、蒸発器へ導かれる冷媒の量を調整し、蒸発器をフロストし難くすることができる。また、冷却用膨張弁を調整することで、アキュムレータ19を介して圧縮機10へ導かれる冷媒の温度を所望の温度に調整することができる。
また、過冷却熱交換器17で熱交換を終えた冷却用冷媒をアキュムレータ19へ導いているので、上記実施形態の構成と同様に、第1ホットガスバイパス配管41を流通した冷媒の略全量が、吸入配管38の全域を流通することとなる。したがって、吸入配管38における冷媒流量の低減が抑制され、吸入配管38における圧力損失の低下を抑制することができる。よって、第1油配管46を介してアキュムレータ19から圧縮機10へと好適に油を導くことができる。
2 :室外機
3 :室内機
3A :室内機
3B :室内機
4 :ガス側配管
4A :分岐ガス側配管
4B :分岐ガス側配管
5 :液側配管
5A :分岐液側配管
5B :分岐液側配管
6 :分岐器
7 :冷凍サイクル
10 :圧縮機
11 :オイルセパレータ
12 :四方切換弁
13 :室外熱交換器
13A :室外熱交換器
13B :室外熱交換器
14 :過冷却コイル
14A :過冷却コイル
14B :過冷却コイル
15 :室外膨張弁
15A :室外膨張弁
15B :室外膨張弁
16 :レシーバ
17 :過冷却熱交換器
18 :過冷却用膨張弁
19 :アキュムレータ
20 :ガス側操作弁
21 :液側操作弁
23 :室内熱交換器
23a :第2温度センサ
24 :室内膨張弁
30 :吐出配管
31 :第1ガス配管
31a :逆止弁
31b :高圧センサ
32 :第2ガス配管
33 :第1液配管
34 :第2液配管
35 :第3液配管
36 :第3ガス配管
37 :第4ガス配管
37a :低圧センサ
38 :吸入配管
39 :第4液配管
40 :分岐配管
41 :第1ホットガスバイパス配管
41a :ホットガスバイパス弁
42 :第2ホットガスバイパス配管
42a :第1温度センサ
43 :液バイパス配管
43a :電磁弁
43b :キャピラリ
46 :第1油配管
46a :キャピラリ
47 :第2油配管
47A :分岐油配管
47Aa :キャピラリ
47Ab :電磁弁
47B :分岐油配管
47Ba :キャピラリ
48 :均油配管
50 :制御装置
51 :圧縮機回転数制御部
52 :ホットガスバイパス弁制御部
53 :過冷却用膨張弁制御部
54 :室内膨張弁制御部
Claims (6)
- 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を接続する配管で冷媒を循環させる空気調和機であって、
前記圧縮機へ導かれる冷媒を気液分離するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記アキュムレータとを接続し、前記アキュムレータで分離された気相の冷媒を前記圧縮機へ導く吸入配管と、
前記アキュムレータから前記圧縮機へ油を導く油戻し配管と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を前記膨張弁へ導く冷媒配管と、
内部を流通する冷媒の流量を調整する冷却用膨張弁を有し、前記冷媒配管から分岐し、前記冷媒配管を流通する冷媒の一部である冷媒を前記冷媒配管から抽出する分岐配管と、
ホットガスバイパス弁を有し、前記圧縮機の吐出側の配管と前記分岐配管とを接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記分岐配管へ導く第1ホットガスバイパス配管と、
前記分岐配管を流通する冷媒と前記冷媒配管を流通する冷媒とを熱交換し、前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却した冷媒を、前記アキュムレータの入口側の配管へ導く第2ホットガスバイパス配管と、を備える空気調和機。 - 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を接続する配管で冷媒を循環させる空気調和機であって、
前記圧縮機へ導かれる冷媒を気液分離するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記アキュムレータとを接続し、前記アキュムレータで分離された気相の冷媒を前記圧縮機へ導く吸入配管と、
前記アキュムレータから前記圧縮機へ油を導く油戻し配管と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を前記膨張弁へ導く冷媒配管と、
内部を流通する冷媒の流量を調整する冷却用膨張弁を有し、前記冷媒配管から分岐し、前記冷媒配管を流通する冷媒の一部である冷媒を前記冷媒配管から抽出する分岐配管と、
ホットガスバイパス弁を有し、前記圧縮機の吐出側の配管と前記分岐配管とを接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記分岐配管へ導く第1ホットガスバイパス配管と、
前記分岐配管を流通する冷媒と前記冷媒配管を流通する冷媒とを熱交換し、前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却した冷媒を、前記アキュムレータへ導く第2ホットガスバイパス配管と、を備える空気調和機。 - 冷房運転時であって、かつ、前記圧縮機の回転数が所定の回転数以下である場合に、前記ホットガスバイパス弁を開状態とする請求項1または請求項2に記載の空気調和機。
- 冷房運転時であって、かつ、前記圧縮機の吸入側の冷媒の圧力が所定の圧力以下である場合に、前記ホットガスバイパス弁を開状態とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の空気調和機。
- 前記ホットガスバイパス弁を開状態とした場合には、所定時間開状態を維持する請求項3または請求項4に記載の空気調和機。
- 前記第2ホットガスバイパス配管には、前記第2ホットガスバイパス配管内を流通する冷媒の温度を計測する温度計測部が設けられていて、
前記冷却用膨張弁の開度は、前記温度計測部が計測した温度に基づいて制御されている請求項1から請求項5のいずれかに記載の空気調和機。
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