JP5766298B2 - 冷凍サイクル装置、設備機器、及び冷凍サイクル方法 - Google Patents
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Description
冷凍サイクル装置のこの不安定性は、その冷凍サイクル装置を使用する空気調和装置、給湯機、冷水機等の設備機器の安定動作をも阻害するおそれがある。
また、本発明は、貯留している混合流体中の潤滑油を圧縮機まで安定して戻すことができる冷凍サイクル装置、設備機器、及び冷凍サイクル方法を提供することを他の目的とする。
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサが計測した圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度センサが計測した温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する。
以下、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置100を備える空気調和装置10について図1〜図4を用いて説明する。
前記実施の形態1においては、冷媒貯留容器から液体冷媒と潤滑油の混合流体を搬出する構成として、ポンプを例示したが、混合流体を安定的に搬出できる搬送装置ならば、その構成事態は任意である。以下、搬送装置として、エジェクタを使用する実施の形態2について、図5〜図8を用いて説明する。なお、実施の形態1と同一又は同等の構成については、同一の符号を用いる。本実施形態に係る空気調和装置20は、冷媒搬送ポンプ107に代わるエジェクタ250を備えている点で、実施の形態1に係る空気調和装置10と相違している。
次に、本発明の実施の形態3の空気調和装置30について、図9を用いて説明する。なお、上記各実施の形態と同一又は同等の構成については、同一の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施形態に係る空気調和装置30は、冷媒搬送ポンプ107等に代わる膨張機301を備えている点で、実施の形態1に係る空気調和装置10と相違している。
例えば、図4の例では、温度差ΔTp1と設定値ΔTs1との大小関係により冷媒搬送ポンプ107の回転数を制御し、図8の例では、温度差ΔTp2と設定値ΔTs2との大小関係により流量制御弁202の開度を制御したが、制御の手法自体は任意である。例えば、所謂PID(Proportional Integral Differential)制御により、α・ΔTp1+β・∫Tp1dt+γ・dTp1/dt+ε、α・(ΔTp1−ΔTs1)+β・∫(Tp1dt−ΔTs1)+γ・d(Tp1−ΔTs1)/dt+ε、α・ΔTp2+β・∫Tp2dt+γ・dTp2/dt+ε、α・(ΔTp2−ΔTs2)+β・∫(Tp2dt−ΔTs2)+γ・d(Tp2−ΔTs2)/dt+εに基づいて冷媒搬送ポンプ107の回転数や流量制御弁202の開度を制御してもよい。なお、α、β、γ、εは任意の定数又は変数である。
100、200、300 冷凍サイクル装置
100A、200A、300A 主回路
100B、200B、300B バイパス回路
101 圧縮機
102 凝縮器
103 膨張弁
104 蒸発器
105 冷媒貯留容器
107 冷媒搬送ポンプ(搬送装置)
108 内部熱交換器(気化装置)
109a、109b 温度センサ
150 制御ユニット(制御部)
151 CPU
152 主記憶部
153 補助記憶部
154 受信ユニット
155 送信ユニット
156 バス
201 圧力センサ
202 流量制御弁
203 温度センサ
250 エジェクタ
251 ノズル部
251a 減圧部
251b 喉部
251c 末広がり部
252 混合部
253 ディフューザー部
254 流入部
255 吸引部
301 膨張機
Tk、Tj 温度
Tg 飽和温度
Pb、Pg、Pi、Pz 圧力
ΔTp1、ΔTp2 温度差
ΔTs1、ΔTs2 設定値
Claims (12)
- 冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサが計測した圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度センサが計測した温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する冷凍サイクル装置。 - 冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給し、
前記搬送装置は、液体を搬送する搬送ポンプから構成されている、冷凍サイクル装置。 - 前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒をノズル部から噴射することにより負圧を発生させ、前記負圧を利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している混合流体を吸引するエジェクタから構成されている、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給し、
前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒を膨張させるときに生ずる膨張エネルギーを利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している前記混合流体を吸引する膨張機から構成されている、冷凍サイクル装置。 - 前記搬送装置を流れる前記混合流体の流量を調節する流量調整弁をさらに備える、請求項3又は4に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記圧縮機より送出された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器より送出された前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁より送出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
をさらに有し、
前記冷媒滞留容器は、前記蒸発器より送出された前記冷媒を、前記気体冷媒と、前記液体冷媒及び前記潤滑油とに分離させる、
請求項1から5のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記気化装置は、前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒との熱交換により、前記搬送装置によって搬送されている前記混合流体の温度を上昇させる熱交換器から構成されている、
請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置を備える設備機器。
- 前記設備機器は、空間の温度を調和する空気調和装置から構成されている請求項8に記載の設備機器。
- 供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
前記気化工程で用いられる気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度計測工程と、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力計測工程と、
前記圧力計測工程で計測された圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度計測工程で計測された温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送工程で冷媒滞留容器から搬出する前記液体冷媒の流量を制御する流量制御工程と、
を有する冷凍サイクル方法。 - 供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
を有し、
前記搬送工程で用いられる搬送装置は、液体を搬送する搬送ポンプから構成されている、冷凍サイクル方法。 - 供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
を有し、
前記搬送工程で用いられる搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒を膨張させるときに生ずる膨張エネルギーを利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している前記液体冷媒を前記潤滑油とともに吸引する膨張機から構成されている、冷凍サイクル方法。
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