JP4888500B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
この冷凍装置では、圧力検出機構が圧力センサであるため、冷凍装置の運転中において、第1膨張機構と利用側膨張弁との間の冷媒圧力を常時監視できる。
図1は、本発明の冷凍装置の一例としての空気調和装置1の冷媒回路の概略図である。空気調和装置1は、1台の熱源ユニット2と、それに並列に接続された複数台(本実施形態では、2台)の利用ユニット5と、熱源ユニット2と利用ユニット5とを接続するための冷媒液連絡配管6及び冷媒ガス連絡配管7とを備えており、例えば、ビル等の冷暖房に使用される装置である。
利用ユニット5は、主に、利用側膨張弁51と、利用側熱交換器52と、これらを接続する配管とから構成されている。本実施形態において、利用側膨張弁51は、冷媒圧力の調節や冷媒流量の調節等を行うために、利用側熱交換器52の液側に接続された電動膨張弁である。本実施形態において、利用側熱交換器52は、クロスフィンチューブ式の熱交換器であり、室内の空気と熱交換するためのものである。本実施形態において、利用ユニット5は、ユニット内に室内の空気を取り込み、送り出すためのファン(図示せず)を備えており、室内の空気と利用側熱交換器52を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。
熱源ユニット2は、主に、圧縮機21と、油分離器22と、四路切換弁23と、熱源側熱交換器24と、ブリッジ回路25と、レシーバ26と、熱源側膨張弁27と、冷却器28と、第1補助冷媒回路29と、液側仕切弁30と、ガス側仕切弁41と、第2補助冷媒回路42と、これらを接続する配管とから構成されている。
次に、空気調和装置1の動作について、図1〜図3を用いて説明する。ここで、図2は空気調和装置1を冷房運転する際の冷凍サイクルのモリエル線図であり、図3は空気調和装置1を暖房運転する際の冷凍サイクルのモリエル線図である。
まず、冷房運転について説明する。冷房運転時は、四路切換弁23が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が熱源側熱交換器24のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が利用側熱交換器52のガス側に接続された状態となっている。また、液側仕切弁30、ガス側仕切弁41は開にされ、利用側膨張弁51は冷媒を減圧するように開度調節されている。熱源側膨張弁27は、第1圧力検出機構31における冷媒圧力を所定の圧力値に制御するために開度調節された状態にある。補助側膨張弁29bは、第1温度検出機構29dと図示しない熱源側熱交換器24の冷媒温度との過熱度制御により開度調節された状態にある。ここで、第2補助冷媒回路42の凝縮器開閉弁42dは閉止されている。これにより、利用側熱交換器52から圧縮機21へ流れる冷媒は、主として、逆止機構44を通じて流れるようになっている。
次に、暖房運転について説明する。暖房運転時は、四路切換弁23が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が利用側熱交換器52のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が熱源側熱交換器24のガス側に接続された状態となっている。また、液側仕切弁30、ガス側仕切弁41は開にされ、利用側膨張弁51及び熱源側膨張弁25は冷媒を減圧するように開度調節されている。ここで、補助側膨張弁29bは閉止されており、第1補助冷媒回路を使用しない状態になっている。第2補助冷媒回路42の凝縮器開閉弁42dは、第2圧力検出機構42eにおける冷媒圧力を所定の圧力値に制御するために開度調節された状態にある。
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
本実施形態の空気調和装置1では、熱源側熱交換器24において凝縮された冷媒を熱源側膨張弁27による減圧操作及び冷却器28による冷却操作の後に、利用側熱交換器52に送ることができるようになっている。このため、利用側熱交換器52に送られる冷媒を減圧するとともに過冷却状態を保つことができる。また、第1圧力検出機構31によって、熱源側膨張弁27で減圧された後の冷媒圧力を検出することができるため、熱源側膨張弁27と利用側熱交換器52との間の冷媒圧力を所定の圧力値(図2の圧力Pe1)に調節することができる。これにより、熱源側熱交換器24で凝縮された冷媒を減圧して利用側熱交換器52に送る際に、冷媒圧力を安定的に制御するとともに、利用側熱交換器52における冷房能力の低下を防ぐことができる。本実施形態においては、図2に示すように、熱源側膨張弁27による減圧前のエンタルピ差hD1よりも減圧後のエンタルピ差hE1の方が大きいため、冷媒単位流量当たりの冷房能力が大きくなっている。
本実施形態の空気調和装置1では、暖房運転時に、第2補助冷媒回路42によって、圧縮機21において圧縮されて利用側熱交換器52に送られる冷媒の一部を凝縮させて利用側熱交換器52に送られる冷媒の圧力を低下させることができる。これにより、利用側熱交換器52へ送られる冷媒の圧力を安定的に制御することが可能になる。本実施形態において、第2補助冷媒回路42は、凝縮器42bを備えており、この凝縮器42bによって利用側熱交換器52に送られる冷媒を凝縮させて、冷媒ガスの体積を減少させることによって減圧できるため、確実に、かつ、応答よく冷媒圧力を低下させることができる。また、第2補助冷媒回路42は、凝縮器42bへの冷媒の流れを流通/遮断することができる凝縮器開閉弁42dを備えているため、適時、凝縮器42bへの冷媒の流れを流通/遮断することも可能である。さらに、第2補助冷媒回路42の第2合流回路42cには、凝縮器42bと利用側熱交換器52との間の冷媒圧力を検出するための第2圧力検出機構42eが設けられているため、利用側熱交換器52に送られる冷媒圧力を安定的に制御することが可能である。
前記実施形態では、空気調和装置1の熱源ユニット2内の冷却器28と液側仕切弁30との間に圧力センサからなる第1圧力検出機構31が設けられているが、図4に示すように、ブリッジ回路25と冷却器28との間にサーミスタからなる第1圧力検出機構131を設けた熱源ユニット102を含む空気調和装置101としてもよい。尚、空気調和装置101の他の構成は、空気調和装置1と同じであるため、説明を省略する。
前記実施形態では、空気調和装置1の熱源ユニット2内の第2補助冷媒回路42が空冷式の凝縮器42bを備えているが、図5に示すように、主冷媒回路210を流れる冷媒を冷却源とする凝縮器242bを備えた第2補助冷媒回路242が設けられた熱源ユニット202を含む空気調和装置201としてもよい。ここで、凝縮器242bの冷却源は、冷却器28の冷却源と同様、第1補助冷媒回路229の補助側膨張弁229bで減圧した冷媒である。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
2、102、202 熱源ユニット
5 利用ユニット
6 冷媒液連絡配管
10、110、210 主冷媒回路
21 圧縮機
24 熱源側熱交換器
26 レシーバ
27 熱源側膨張弁(第1膨張機構)
28 冷却器
29、229 補助冷媒回路
29b、229b 補助側膨張弁(第2膨張機構)
29d、229j 温度検出機構
51 利用側膨張弁
52 利用側熱交換器
Claims (6)
- 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(24)とを有する熱源ユニット(2、102、202)と、利用側膨張弁(51)と利用側熱交換器(52)とを有する利用ユニット(5)とが、前記熱源ユニットを構成する部品よりも運転許容圧力の低い冷媒液連絡配管(6)を介して接続されて、蒸気圧縮式の主冷媒回路(10、110、210)を構成する冷凍装置(1、101、201)であって、
前記熱源ユニットに設けられており、前記圧縮機によって前記冷媒液連絡配管の運転許容圧力よりも高い圧力まで圧縮された後に前記熱源側熱交換器において凝縮されて前記利用側膨張弁に送られる冷媒を前記冷媒液連絡配管の運転許容圧力より低い圧力まで減圧するための第1膨張機構(27)と、
前記熱源側熱交換器において凝縮されて前記利用側膨張弁に送られる冷媒を冷却するための冷却器(28)と、
を備えた冷凍装置(1、101、201)。 - 前記主冷媒回路(10、110、210)は、前記熱源側熱交換器(24)において凝縮された冷媒を溜めた後、前記第1膨張機構(27)に冷媒を送るためのレシーバ(26)を備えている、請求項1に記載の冷凍装置(1、101、201)。
- 前記冷却器(28)は、前記主冷媒回路(10、110、210)内を流れる冷媒を冷却源とした熱交換器である、請求項1又は2に記載の冷凍装置(1、101、201)。
- 前記主冷媒回路(10、110、210)は、前記熱源側熱交換器(24)において凝縮された冷媒の一部を減圧して前記冷却器(28)に導入して前記主冷媒回路側を流れる冷媒と熱交換させた後、熱交換された冷媒を前記圧縮機(21)の吸入側に戻すための補助冷媒回路(29、229)を備えている、請求項3に記載の冷凍装置(1、101、201)。
- 前記補助冷媒回路(29、229)は、前記熱源側熱交換器(24)と前記冷却器(28)との間に設けられた第2膨張機構(29b、229b)と、前記冷却器の出口側に設けられたサーミスタからなる温度検出機構(29d、229j)とを備えている、請求項4に記載の冷凍装置(1、101、201)。
- 前記主冷媒回路(10、110、210)及び前記補助冷媒回路(29、229)を流れる冷媒は、R407Cよりも高い飽和圧力特性を有している、請求項1〜5のいずれかに記載の冷凍装置(1、101、201)。
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