JP3945296B2

JP3945296B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP3945296B2
Application number: JP2002114097A
Authority: JP
Inventors: 賢治松村; 進中山; 佳彦望月; 知巳梅田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003307356A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルを用いた冷凍装置、空気調和機に関し、特に能力制御範囲を拡大するものに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍サイクルでは、圧縮機をインバータ駆動して、冷凍サイクル内の循環冷媒質量流量を変化させることが行われている。また、受液器への流入冷媒のかわき度を調整することが知られ、例えば特開平９−５３８６１号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、インバータ駆動圧縮機のみによる能力制御を行うにはインバータ周波数に上限、下限を設けることが避けられず、特に低負荷時には圧縮機を断続運転させなければならない。したがって、この断続が多くなれば負荷に対して追従性が悪くなり、効率向上の妨げとなる。また、特開平９−５３８６１号公報記載のものでは、下限値をさらに下げることができるが、受液器に流入する冷媒が２相となるため下限値を下げるに連れて受液器内部の冷媒が泡立ち、気液分離が十分行えなくなり、十分に低負荷に対応するには困難がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、冷房でも暖房でも能力を一層低下して省エネルギとして運転することが可能で、高負荷にも対応できる冷凍装置を提供することにある。
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、受液器、利用側熱交換器、減圧機構、を配管で接続し冷媒が循環する冷凍サイクルを用いた冷凍装置において、圧縮機の吐出側から受液器の前後それぞれに開閉弁を介して配管を接続したものである。
また、上記のものにおいて、開閉弁の開閉を制御して能力制御することが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明による一実施の形態を説明する。
図１は一実施の形態による冷凍サイクルのブロック図を示し、１０は圧縮機、２０は冷暖房運転に応じて冷媒の流れ方向を切り替える四方弁、３０は熱源側熱交換器、４０は熱源側の電子膨張弁、５０は受液器、６０は利用側の電子膨張弁、７０は利用側熱交換器、９０ａは液接続配管、９０ｂはガス接続配管、１１０はキャピラリ、１００ａ、１１０ｂは開閉弁を示す。図中矢印は冷媒の流れる方向を示し、実線は冷房、破線は暖房である。
【０００９】
図１のものによる能力制御方法について図２に示すモリエル線図を用いて冷房運転時について説明する。冷房時、開閉弁１００ｂは閉じたままである。高負荷能力が必要とされる時、開閉弁１００ａは閉じ、図２のモリエル線図上では、Ａ−Ｂ−Ｌ−Ｃ−Ｄ−Ａの冷凍サイクルとなる。そして低負荷の場合、開閉弁１００ａを開ける。これにより、凝縮器となる熱源側熱交換器３０へ流れる冷媒質量流量は減少するため吐出圧力は低下し、受液器の後流側へ圧縮機吐出冷媒の一部が合流されるため、その点でのかわき度が大きくなる。これは図２のモリエル線図上ではＡ’−Ｂ’−Ｌ’−Ｌ”−Ｃ’−Ｄ’−Ａ’となる。Ｌ’が受液器５０の状態、キャピラリ１１０を通った吐出冷媒と合流した点がＬ”である。蒸発器となる利用側熱交換器７０のエンタルピ差が小さくなることで能力が低下でき、吐出圧力が下がることで圧縮機入力が低減できる。
【００１０】
次に暖房運転について説明する。暖房時、開閉弁１００ａは閉じたままである。高負荷時、開閉弁１００ｂは閉じておき、低負荷時は開閉弁１００ｂを開く。モリエル線図上の冷凍サイクルとしては冷房時と同様の変化となる。開閉弁１００ｂを開くと圧縮機吐出圧力の低下とともに凝縮器となる利用側熱交換器７０内に流れる冷媒質量流量が小さくなるため能力が低下できる。また冷房時と同様に圧縮機吐出圧力が低下するため圧縮機入力の低減ができる。
【００１１】
本例では、低負荷時、冷房時は利用側熱交換器のエンタルピ差を小さくし、暖房時は利用側熱交換器内を流れる冷媒の質量流量を減少させることで能力を低下することが可能で、同時に圧縮機吐出圧力が低下できるので圧縮機入力が低減できる。このため、低負荷時、効率を低下させる断続運転をすることなく、冷凍サイクルの能力を低下させることができる。また、受液器内部で冷媒が泡立たないため気液分離のための機構を付ける必要はなく、高負荷時には開閉弁を閉じるという操作で高能力化が容易にできる。
【００１２】
図３は他の実施の形態を示し、１２０は電子膨張弁である。本例では電子膨張弁により圧縮機から受液器への冷媒バイパス量が連続的に制御できるため、能力低下幅を電子膨張弁１２０の開度で制御することが可能となる。
【００１３】
図４はさらに他の実施の形態を示し、１３０は逆止弁であり、４個使用することで受液器５０の冷媒の流れを冷房時と暖房時で同じにしている。本例によれば、開閉弁１００ａ、１００ｂを省略でき、受液器５０の冷媒流れの後流位置が一個所にできるため、圧縮機吐出冷媒のバイパス位置が冷房時と暖房時で同じ場所で良いことになる。
【００１４】
以上、圧縮機１０は一定速の圧縮機を用いても能力の制御を行うことができることになる。また、インバータ駆動の圧縮機、特に低速回転に適したスクロール圧縮機を利用し、圧縮機から吐出された冷媒の一部の量を制御することと組み合わせれば、より能力の制御幅を大きくして、省エネルギ運転あるいは快適な空調を実現できる。さらに、低負荷時、冷房時は利用側熱交換器のエンタルピ差を小さくし、暖房時は利用側熱交換器内を流れる冷媒の質量流量を減少させることで能力を低下することが可能で、同時に圧縮機吐出圧力が低下でき、圧縮機入力を低減できる。よって、低負荷時、効率を低下させる断続運転をすることなく、冷凍サイクルの能力を低下させることができる。さらに、受液器内部で冷媒が泡立たないため、気液分離のための機構を付ける必要もない。さらに、高負荷時には圧縮機吐出冷媒を受液器後流側へのバイパスを止めることで高能力化できる。つまり、低負荷時に圧縮機の吐出冷媒の一部を受液器の後流側にバイパスすることで、能力を低下することが可能となり、能力下限の制御範囲が増加し、断続運転による効率低下がなくなる。また、高負荷時は能力増加のためバイパスを止めて能力を増加させる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、圧縮機から吐出された冷媒の一部を受液器の冷媒後流側となる位置へ導くことで、冷房又は暖房能力を低下して運転することが可能で、省エネルギできめ細かい運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による冷凍装置のブロック図。
【図２】一実施の形態による冷凍サイクルのモリエル線図。
【図３】他の実施の形態による冷凍装置のブロック図。
【図４】さらに他の実施の形態による冷凍装置のブロック図。
【符号の説明】
１０…圧縮機、２０…四方弁、３０…熱源側熱交換器、４０…減圧機構、５０…受液器、６０…減圧機構、７０…利用側熱交換器、９０ａ…液側接続管、９０ｂ…ガス側接続管、１００ａ、１００ｂ…開閉弁、１１０…キャピラリ、１２０…電子膨張弁、１３０…逆止弁。

Claims

圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、受液器、利用側熱交換器、減圧機構、を配管で接続し冷媒が循環する冷凍サイクルを用いた冷凍装置において、
前記圧縮機の吐出側から前記受液器の前後それぞれに開閉弁を介して配管を接続したことを特徴とする冷凍装置。
請求項２に記載のものにおいて、前記開閉弁の開閉を制御して能力制御することを特徴とする冷凍装置。