JP5888114B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置10の冷媒配管系統を示す図である。空気調和装置10は、冷媒配管方式の分散型の空気調和装置であって、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって建物内の各室を冷暖房する。空気調和装置10は、熱源ユニットとしての室外ユニット11と、多数の利用ユニットとしての室内ユニット12と、室外ユニット11と室内ユニット12とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管13およびガス冷媒連絡管14とを備えている。すなわち、図1に示す空気調和装置10の冷媒回路は、室外ユニット11と、室内ユニット12と、冷媒連絡管13,14とが接続されることによって構成されている。そして、図1に示す冷媒回路内には、冷媒が封入されており、後述のように、冷媒が圧縮され、冷却・凝縮され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、R32が用いられる。R32は、温暖化係数が小さい低GWP冷媒であって、HFC系冷媒の一種である。また、冷凍機油として、R32に対していくらかの相溶性を有するエーテル系合成油が用いられる。この空気調和装置10では、冷媒としてR32を使用しているため、油分比率にもよるが、低温条件(例えば0℃以下)においては、圧縮機20の潤滑のために冷媒とともに封入されている冷凍機油の溶解度が非常に小さくなる傾向がある。
(2−1)室内ユニット
室内ユニット12は、各室の天井あるいは側壁に設置されており、冷媒連絡管13,14を介して室外ユニット11に接続されている。室内ユニット12は、主として、減圧器である室内膨張弁42と、利用側熱交換器としての室内熱交換器50とを有している。
室外ユニット11は、室内ユニット12が配備される各室が存在する建物の外あるいは建物の地下室などに設置され、冷媒連絡管13,14を介して室内ユニット12に接続されている。室外ユニット11は、主として、圧縮機20と、四路切換弁15と、室外熱交換器30と、室外膨張弁41と、過冷却用膨張弁63と、過冷却熱交換器64と、液側閉鎖弁17と、ガス側閉鎖弁18と、アキュムレータ70とを有している。
冷媒連絡管13,14は、室外ユニット11および室内ユニット12を設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管である。
次に、本実施形態に係る空気調和装置10の動作について説明する。なお、以下に説明する各種運転における制御は、運転制御手段として機能する制御部90によって行われる。
冷房運転時は、四路切換弁15が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機20からの吐出ガス冷媒が室外熱交換器30に流れ、かつ、吸入流路27がガス側閉鎖弁18に接続された状態となる。室外膨張弁41は全開状態に、室内膨張弁42は、開度調節されるようになっている。なお、閉鎖弁17,18は開状態である。
暖房運転時は、四路切換弁15が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機20の吐出側の冷媒配管29がガス側閉鎖弁18に接続され、かつ、吸入流路27が室外熱交換器30に接続された状態となっている。室外膨張弁41および室内膨張弁42は、開度調節されるようになっている。なお、閉鎖弁17,18は開状態である。
上述のように、この空気調和装置10では、冷媒としてR32を使用しているため、低温条件(例えば冷媒温度が0℃以下)においては、圧縮機20の潤滑のために冷媒とともに封入されている冷凍機油の溶解度が、非常に小さくなる。このため、冷凍サイクルにおける低圧になると、冷媒温度の低下によって、冷凍機油の溶解度が大きく低下することになり、冷凍サイクルにおいて低圧になるアキュムレータ70内で冷媒であるR32と冷凍機油が二層分離し、圧縮機20に冷凍機油が戻りにくくなる。特に、余剰冷媒が多く溜まる傾向がある暖房運転や暖房運転開始時においては、図3に示すように、ケーシング71の内部空間ISの下部が液冷媒で満たされ、液冷媒から分離した冷凍機油が内部空間ISの上部に集まってしまう傾向がある。このような二層分離が生じると、アキュムレータ70の出口管73の油戻し穴73bと冷凍機油とが離れてしまい、アキュムレータ70の内部空間ISに溜まっている冷凍機油を圧縮機20へと戻すことが出来なくなってしまう。
(4−1)
本実施形態に係る空気調和装置10では、蒸発器から流れてくる低圧冷媒をアキュムレータ70の内部空間ISに入れる入口管72の先端開口72aの高さ位置が、内部空間ISの底から内部空間ISの高さ寸法Hの0.3倍の寸法だけ離れた高さ位置よりも低くなるように、アキュムレータ70を設計している。すなわち、入口管72の先端開口72aを、内部空間ISの下部に位置させているため、アキュムレータ70の内部空間ISに液冷媒が溜まって二層分離が生じ、上のほうに冷凍機油が溜まったときにも、入口管72を通って蒸発器から導入されてくる冷媒が二層分離している液冷媒および冷凍機油を攪拌し、それにより二層分離の解消が図られる。
本実施形態に係る空気調和装置10では、アキュムレータ70の入口管72の先端部分をケーシング71の内部空間ISの下のほうに位置させているけれども、その入口管72の先端開口72aをケーシング71の内側面71eに沿った方向に向けているため、攪拌効果を得つつ、過度の泡立ち(foaming)は抑制されている。
本実施形態に係る空気調和装置10では、アキュムレータ70の入口管72の先端部分が内部空間ISの下部において折り返され、入口管72の先端開口72aが斜め上を向いている。このため、入口管72から内部空間ISに入る冷媒の流れが上向きのベクトルを持つことになり、冷媒は先端開口72aから内側面71eに沿って周方向に周りながら上のほうに流れていく。この流れが、図4において太線で示すような、内部空間ISに溜まる液冷媒および冷凍機油が上下に混ぜられる流れを引き起こし、上下に分かれている冷凍機油と液冷媒とが内部空間ISにおいて効率的に攪拌され混ざるようになっている。
本実施形態に係る空気調和装置10では、図2に示すように、アキュムレータ70の入口管72の先端開口72aの高さ位置を、アキュムレータ70の内部空間ISの底から高さ寸法H1だけ離れた位置に据え、その高さ寸法H1を、アキュムレータ70の内部空間ISの高さ寸法Hの、0〜30%にしている。更に、アキュムレータ70の入口管72の先端開口72aの高さ位置を、下部蓋体71cの上端71dの高さ位置よりも低くしている。
20 圧縮機
27 吸入流路
30 室外熱交換器(凝縮器,蒸発器)
41 室外膨張弁(膨張機構)
42 室内膨張弁(膨張機構)
50 室内熱交換器(蒸発器,凝縮器)
70 アキュムレータ
71 ケーシング
71a 本体(筒状本体)
71b 上部蓋体
71c 下部蓋体
71d 下部蓋体の上端
71e アキュムレータのケーシングの内側面
72 入口管
72a 入口管の先端開口
73 出口管
Claims (2)
- 冷媒としてR32を使う冷凍装置において、
吸入流路(27)から冷媒を吸入し、冷媒の圧縮を行う、圧縮機(20)と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる、凝縮器(30,50)と、
前記凝縮器を出た冷媒を膨張させる、膨張機構(42,41)と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を蒸発させる、蒸発器(50,30)と、
冷媒を気液分離するとともに余剰冷媒を貯留するための内部空間を形成するケーシング(71)と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を前記内部空間に入れるための入口管(72)と、分離したガス冷媒を前記圧縮機に向かわせるための出口管(73)と、を有する、前記吸入流路に設けられたアキュムレータ(70)と、
を備え、
前記アキュムレータの前記入口管(72)の先端開口(72a)が、前記内部空間の底から、前記内部空間の高さ寸法の0〜0.3倍の寸法だけ離れた高さ位置にあり、
前記アキュムレータの前記入口管(72)は、その前記先端開口が、斜め上向きであって前記ケーシング(71)の側面(71e)に沿った方向を向いており、前記先端開口から前記内部空間に流入する冷媒は、前記側面に沿って周方向に周る、
冷凍装置(10)。 - 前記アキュムレータの前記ケーシング(71)は、上下が開口する筒状本体(71a)と、前記筒状本体の上の開口を塞ぐ上部蓋体(71b)と、前記筒状本体の下の開口を塞ぐ下部蓋体(71c)と、を含み、
前記アキュムレータの前記入口管(72)の前記先端開口(72a)の高さ位置が、前記下部蓋体の上端(71d)の高さ位置よりも低い、
請求項1に記載の冷凍装置。
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