JP6022107B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の冷媒回路構成の一例である。図2は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100に設けられた異物捕捉部の説明図である。図3は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の制御部50などの構成例の説明図である。図1〜図3を参照して冷凍サイクル装置100の構成について説明する。
本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100は、冷媒の更新時における作業負荷を抑制することができる改良が加えられたものである。
冷凍サイクル装置100は、利用側である複数の室内機A〜Cと、熱源側である室外機Dと、室内機A〜Cと室外機Dとを接続する延長配管E及び延長配管Fとを有しているものである。
また、冷凍サイクル装置100は、これらの各種センサの検出結果に基づいて圧縮機1の回転数などを制御する制御部50とを有している。
室内機A〜Cには、第1の絞り装置4A〜4C及び利用側熱交換器5A〜5Cが搭載されている。また、室外機Dには、圧縮機1、アキュムレータ9、油回収器23、四方弁2、熱源機側熱交換器3、第2の気液分離器20、冷媒間熱交換器7、捕捉部60、バイパス配管38、接続配管39、第2の開閉弁10、第1の開閉弁11、開閉弁24、開閉弁25、開閉弁28、開閉弁29、第2の絞り装置6、絞り装置27及び制御部50が搭載されている。そして、室外機Dには、並列に設けられた室内機A〜Cが、残留異物回収運転時に熱源機側熱交換器3から流出した冷媒が流れる延長配管E及び延長配管Fを介して接続されている。
圧縮機1は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものである。圧縮機1は、冷媒吐出側が油回収器23に接続され、冷媒吸入側が捕捉部60及びアキュムレータ9に接続されている。なお、圧縮機1は、たとえばインバーター圧縮機などで構成するとよい。圧縮機1は、たとえば、アキュムレータ9から流出した冷媒が供給され、たとえば底部に冷凍機油などが貯留される密閉容器、密閉容器に接続された吸入管及び吐出管、密閉容器の内側面に固定された冷媒を圧縮する圧縮機構、及び圧縮機構を駆動するのに利用されるモーター部などで構成されるものである。
アキュムレータ9は、冷媒回路中の余剰冷媒を液冷媒として貯留するものである。アキュムレータ9は、冷媒流入側が第2の気液分離器20のガス側に接続され、冷媒流出側が圧縮機1の吸入側に接続されているものである。
油回収器23は、圧縮機1から吐出された冷凍機油を圧縮機1に戻すのに利用されるものである。油回収器23は、圧縮機1の吐出側と、四方弁2と、圧縮機1の吸入側とに接続されているものである。すなわち、圧縮機1から吐出された冷媒は、油回収器23を通過して四方弁2側に供給され、圧縮機1から吐出された冷凍機油は、油回収器23に接続された油戻し管23Aを介して圧縮機1の吸入側に戻される。
四方弁2は、暖房運転及び冷房運転などの切り換えに用いられるものである。四方弁2は、冷房運転時には圧縮機1の吐出側と熱源機側熱交換器3とを接続するとともに、圧縮機1の吸入側と利用側熱交換器5A〜5Cとを接続する。また、四方弁2は、暖房運転時には圧縮機1の吐出側と利用側熱交換器5A〜5Cを接続するとともに、圧縮機1の吸入側と熱源機側熱交換器3とを接続する。
熱源機側熱交換器3は、冷房運転時には放熱器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能するものである。熱源機側熱交換器3は、一方側が四方弁2に接続され、他方側が冷媒間熱交換器7に接続されている。熱源機側熱交換器3は、熱交換器3A及び熱交換器3Bとを有するものである。すなわち、冷凍サイクル装置100は、熱交換器3Bにだけ冷媒を供給すること、熱交換器3A及び熱交換器3Bの両方に冷媒を供給すること、を切り換えることができるように2つの熱交換器を有している。熱交換器3Aは、一方側が開閉弁24を介して四方弁2に接続され、他方側が開閉弁25を介して冷媒間熱交換器7に接続されている。
第2の気液分離器20は、冷房運転時には利用側熱交換器5A〜5C側から供給される冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、暖房運転時には熱源機側熱交換器3側から供給される冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するものである。また、第2の気液分離器20は、残留異物回収運転時においては利用側熱交換器5A〜5C側から供給される冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する。第2の気液分離器20は、冷媒流入側が四方弁2に接続され、ガス冷媒流出側がアキュムレータ9に接続され、液冷媒流出側が接続配管39の一端側に接続されている。
冷媒間熱交換器7は、第1の絞り装置4A〜4Cと熱源機側熱交換器3との間の冷媒配管及びバイパス配管38に接続され、その冷媒配管を流れる冷媒とバイパス配管38を流れる冷媒とを熱交換させるものである。冷媒間熱交換器7としては、たとえば、二重管熱交換器を用いることができる。
冷媒間熱交換器7は、冷媒流路として、第1の流路7A及び第2の流路7Bを有している。すなわち、冷媒間熱交換器7は、第1の流路7Aを流れる冷媒と第2の流路7Bを流れる冷媒とを熱交換させるものである。第1の流路7Aは、一方側が開閉弁25を介して熱源機側熱交換器3に接続され、他方側がバイパス配管38及び絞り装置27に接続されている。第2の流路7Bは、バイパス配管38に接続されているものである。
捕捉部60は、圧縮機1と利用側熱交換器5A〜5Cとの間に接続され、冷媒回路に封入された更新後冷媒と冷媒回路に以前封入されていた更新前冷媒に係る残留異物とを分離し、残留異物については貯めることができるものである。ここで、残留異物とは、たとえば、更新前の冷媒の冷凍機油、及び更新前の冷凍機油の劣化物などからなるものである。捕捉部60は、第1の気液分離器21と、第1の開閉弁11と、油回収器8とを有しているものである。
バイパス配管38は、一端側が熱源機側熱交換器3と第1の絞り装置4A〜4Cとの間の冷媒配管に接続され、他端側が捕捉部60の第1の気液分離器21に接続されているものである。より詳細には、バイパス配管38の一端側は、冷媒間熱交換器7の第1の流路7Aと絞り装置27との間の冷媒配管に接続されている。バイパス配管38には、第2の絞り装置6及び冷媒間熱交換器7の第2の流路7Bが設けられている。
接続配管39は、一端側が冷房運転時における利用側熱交換器5A〜5Cの下流側に接続され、他端側がバイパス配管38に接続されたものである。より詳細には、接続配管39の一端側は、第2の気液分離器20に接続され、他端側がバイパス配管38のうちの第2の絞り装置6と第2の流路7Bとの間に接続されている。接続配管39には、第2の開閉弁10が設けられている。
冷媒戻し管37Bは、一端側が油回収器8に接続され、他端側が圧縮機1の吸入側に接続されているものである。冷媒戻し管37Bには、逆止弁12が設けられており、捕捉部60側から圧縮機1の吸入側へガス冷媒が流れるようになっている。
第2の開閉弁10は、接続配管39に接続されている弁である。第1の開閉弁11は、捕捉部60に設けられている弁である。開閉弁24及び開閉弁25は、熱源機側熱交換器3の熱交換器3Aに接続されている弁である。開閉弁28は、延長配管Eに接続されているものである。開閉弁29は、延長配管Fに接続されているものである。
第1の絞り装置4A〜4C、第2の絞り装置6及び絞り装置27は、冷媒を膨張させるために用いられる絞り装置であり、たとえば開度が可変である電子膨張弁、キャピラリーチューブなどで構成することができる。第1の絞り装置4Aは、利用側熱交換器5Aと熱源機側熱交換器3との間に接続されているものである。第1の絞り装置4Bは、利用側熱交換器5Bと熱源機側熱交換器3との間に接続されているものである。第1の絞り装置4Cは、利用側熱交換器5Cと熱源機側熱交換器3との間に接続されているものである。
圧力検出手段13〜15は、配管内部の圧力を測定するのに利用されるセンサである。圧力検出手段13〜15の圧力検出部は、制御部50に電気的に接続される。たとえば、圧力検出方法としては、圧力検出部に圧力によって可変する抵抗を内蔵し、制御部50にて、その抵抗値を読み取って圧力変換する方法などを採用することができる。
温度検出手段16、温度検出手段17、温度検出手段18A〜18C、温度検出手段19A〜19C及び温度検出手段22は、配管など測定する部位の表面温度を測定するのに利用されるセンサである。これらの温度検出手段は、センサの先端に検出部が設けられ、制御部50に電気的に接続されている。たとえば、温度検出方法としては、検出部に温度によって可変する抵抗を内蔵し、制御部50にて、その抵抗値を読み取って温度変換する方法などを採用することができる。
制御部50は、上述した圧力検出機構及び温度検出機構の検出結果に基づいて圧縮機1の回転数(運転及び停止含む)、熱源機側熱交換器3及び利用側熱交換器5Aに付設された送風機(図示省略)の回転数(運転及び停止含む)、第2の開閉弁10、第1の開閉弁11、開閉弁24、開閉弁25、開閉弁28、開閉弁29の開閉、第1の絞り装置4A〜4C、第2の絞り装置6及び絞り装置27の開度などを制御するものである。制御部50は、更新前冷媒の種類に応じて、捕捉部60に更新後冷媒を流す残留異物回収運転を実施するか否かを切り替えることができるものである。
取得手段50Aは、更新前冷媒の種類及び更新後冷媒の種類の情報を受け付けるものである。取得手段50Aは、たとえばR407Cなどの冷媒の種類の情報を取得する。
回収運転判定手段50Bは、上述した判定を実施するほかに、その判定に対応するフラグを立てる機能を有している。回収運転判定手段50Bは、たとえば、更新前冷媒の種類と更新後冷媒の種類とが完全に同一であれば、残留異物回収運転を実施しない判定をする。また、たとえば更新前冷媒が混合冷媒であれば、成分が一番大きい冷媒に基づいて判定してもよいし、混合冷媒であれば一律に残留物回収運転を実施する判定をしてもよい。
回収運転判定手段50Bは、たとえば、更新前冷媒の種類及び更新後冷媒の種類と、残留異物回収運転の実施の有無とが対応しているテーブルを有している。このテーブルを用いて回収運転判定手段50Bは残留異物回収運転を行うかを決定する。
回収運転制御手段50Cは、第1の開閉弁11及び第2の開閉弁10を開いてから予め設定された時間がたつと、冷房運転を短時間実施し、その後、第1の開閉弁11及び第2の開閉弁10を閉じる。
圧力決定手段50Eは、たとえば、更新前冷媒の種類及び更新後冷媒の種類と、圧縮機1から吐出される更新後冷媒の圧力とが対応しているテーブルを有している。このテーブルを用いて圧力決定手段50Eは動作圧力の決定をする。
まず、図4を参照して冷房運転時の冷媒回路の冷媒の流れを説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図4の実線の矢印で示している。なお、冷房運転時は、第2の絞り装置6は開としているが、第2の開閉弁10及び第1の開閉弁11は閉としている。このため、接続配管39及び油回収器8には冷媒が流れ込まない。
次に、図4を参照して残留異物回収運転時の冷媒回路の冷媒の流れを説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図4の点線の矢印で示している。
残留異物回収運転時においては、第2の開閉弁10及び第1の開閉弁11を開くが、第2の絞り装置6については閉じる。このため、第1の流路7Aを通過した冷媒は、バイパス配管38には流入しない。そのかわりに、四方弁2を通って第2の気液分離器20に流入した冷媒は、第2の気液分離器20の液冷媒流出側から接続配管39を介してバイパス配管38に流れ込む。そして、バイパス配管38に流れこんだ液冷媒は、第2の流路7Bを介して第1の気液分離器21に流れ込み、開かれた第1の開閉弁11を通過して油回収器8に流入する。この油回収器8に流れ込む冷媒は、更新前の冷媒の冷凍機油などからなる残留異物を含んでいるため、残留異物については油回収器8に貯留される。油回収器8で気化した冷媒は、冷媒戻し管37Bを介して圧縮機1の吸入側に戻る。
残留異物回収運転中は、室内機A〜Cの運転を部分運転とする。たとえば、利用側熱交換器5Aの室内機Aのみの運転をし、第1の絞り装置4Aは全開、第1の絞り装置4B及び第1の絞り装置4Cは全閉とし、第2の絞り装置6は全閉とする。なお、絞り装置27は、冷房運転時と同様の開度制御とする。この場合、絞り装置27を出た冷媒は、利用側熱交換器5Aで蒸発しきれないため、環状二相冷媒となって配管に付着した冷凍機油を剥がしながら流、四方弁2を経て第2の気液分離器20へ達する。
図5を参照して暖房運転時の冷媒回路の冷媒の流れを説明する。なお、暖房運転時の冷媒の流れは、図5の点線の矢印で示している。なお、暖房運転時は、第2の絞り装置6、第2の開閉弁10及び第1の開閉弁11は閉としている。このため、バイパス配管38、接続配管39及び油回収器8には冷媒が流れ込まない。
図6は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の残留異物回収運転を実施するか否かの設定及び冷媒圧力の設定に関する処理を説明するプロ−チャートである。図7は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の残留異物回収運転及び空調運転の実施に関する処理を説明するフローチャートである。図8は、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の残留異物回収運転のフローチャートである。図6〜図8を参照して、延長配管E及び延長配管Fなどに残る残留異物を回収することができる残留異物回収運転などの動作について説明する。
冷凍サイクル装置100を更新するための施工時において、サービスマンなどが端末51にて更新前の冷媒種を入力する。この入力した冷媒種の情報は取得手段50Aに出力される(ステップT1)。ここで、更新前の冷媒種の候補として、R22冷媒、R407C冷媒、R410A冷媒及びその他の冷媒があり、更新後の冷媒にはR32冷媒を有する混合冷媒を使うものとする。
R32冷媒のGWPは675であり、R410A冷媒の2090に対して小さく、地球温暖化を抑制できる冷媒である。このため、冷凍サイクル装置100は、R32冷媒と、断熱指数の高い冷媒や高温、高圧化で不安定となりやすい冷媒との混合冷媒を使用したとしても、安全性を確保することができると共に、冷凍サイクル装置100の冷媒の動作圧力はR410A冷媒の動作圧力に近くなる。
そして、ステップT6では、圧力設定値を更新前の冷媒種の特性に応じて、人が直接、入力するようにする。ここで、端末51には、数字と小数点を表示したキーを設け、人が入力できるようにしておくとよい。以上の設定を冷媒種に応じて完了したら、制御部50は、ステップ13に進み、冷媒種の設定を完了する。
冷凍サイクル装置100を更新するときにおいて、残留異物回収フラグが「Y」の場合には、残留異物回収運転を開始する(ステップS1)。回収運転制御手段50Cは、第2の開閉弁10及び第1の開閉弁11を開いた状態とし、第2の絞り装置6は閉じた状態とする(ステップS2)。次に、制御部50は、運転する室内機A〜Cを決定する(ステップS3)。なお、上記では、室内機A〜Cを1台ずつ運転する場合を例に説明したが、図8に示すようにグループに分けて運転してもよい。たとえば、グループ1を室内機A及び室内機Bとし、グループ2を室内機Cとしてもよい。
残留異物回収運転を実施することができる特許文献1の室外機と対比する。特許文献1の室外機は、圧縮機1、油回収器23、四方弁2、アキュムレータ9、熱源機側熱交換器3、捕捉部60、冷媒間熱交換器7、開閉弁28及び開閉弁29、制御部50などを有している(図12参照)。特許文献1の制御部50は、更新時には残留異物回収運転を実施するか否かを切り替えることができるものではなく、更新前後の冷媒が同一でも残留異物回収運転を実施してしまうものである。
一方、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100は、更新前の冷媒種類に応じて、残留異物回収運転を実行するかどうかを切り替える制御部50を備えたので、既設ユニットの冷媒種に応じて、残留異物回収運転の要否を決定し、不必要な残留異物回収運転を実施しないことで、適正な工程で更新工事を実施することができる。
また、室外機Dの在庫管理を簡単化できると共に、室外機Dを標準化することでユニットコストも下げることができる。すなわち、冷凍サイクル装置100の更新のための施工時における作業負荷を抑制することができる。
図9は、本実施の形態2に係る冷凍サイクル装置101の冷媒回路構成の一例である。図9を参照して本実施の形態2に係る冷凍サイクル装置101について説明する。なお、実施の形態2では、実施の形態1と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明する。
図10は、本実施の形態3に係る冷凍サイクル装置102の冷媒回路構成の一例である。図11は、本実施の形態3に係る冷凍サイクル装置102の制御部55などの構成例の説明図である。なお、実施の形態3では、実施の形態1、2と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明する。
Claims (9)
- 圧縮機、熱源機側熱交換器、第1の絞り装置、及び利用側熱交換器を有し、これらが冷媒配管で接続されて構成された冷媒回路と、
前記圧縮機と前記利用側熱交換器との間に接続され、前記冷媒回路内の冷媒と残留異物とを分離する捕捉部と、
更新前の冷媒の種類及び更新後の冷媒の種類に応じて、前記捕捉部に前記更新後の冷媒を流す残留異物回収運転を実施するか否かを切り替える制御部と、
を有し、
前記捕捉部は、
前記捕捉部の流路に設けられた第1の開閉弁を有し、
前記制御部は、
前記更新前の冷媒の種類及び前記更新後の冷媒の種類の情報を受け付ける取得手段と、
前記取得手段の受け付けた前記更新前の冷媒の種類及び前記更新後の冷媒の種類の情報に基づいて、前記補足部に前記更新後の冷媒を流すか否かを判定する回収運転判定手段と、
前記回収運転判定手段が前記補足部に前記更新後の冷媒を流すと判定した場合に、前記第1の開閉弁を開く回収運転制御手段とを有する冷凍サイクル装置。 - 前記捕捉部は、
ガス冷媒流出側が前記圧縮機と前記利用側熱交換器との間に接続され、前記更新後の冷媒を気液分離する第1の気液分離器と、
前記第1の気液分離器の液冷媒流出側に接続され、前記更新後の冷媒と前記更新前の冷媒に係る残留異物とを分離する油回収器とをさらに有し、
前記第1の開閉弁は、
前記油回収器と前記第1の気液分離器との間に設けられている請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 一端側が前記熱源機側熱交換器と前記第1の絞り装置との間に接続され、他端側が前記捕捉部の前記第1の気液分離器の冷媒流入側に接続されたバイパス配管と、
一端側が冷房運転時における前記利用側熱交換器の下流側に接続され、他端側が前記バイパス配管に接続された接続配管とをさらに有する請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1の絞り装置と前記熱源機側熱交換器との間の前記冷媒配管及び前記バイパス配管に接続され、前記冷媒配管を流れる冷媒と前記バイパス配管を流れる冷媒とを熱交換させる冷媒間熱交換器と、
前記バイパス配管のうちの前記冷媒間熱交換器よりも上流側に接続された第2の絞り装置と、
前記接続配管の前記一端側に接続され、冷媒を気液分離する第2の気液分離器と、
前記接続配管に設けられた第2の開閉弁とをさらに有する請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記回収運転制御手段は、
前記残留異物回収運転時に前記第2の開閉弁を開き、前記第2の絞り装置を閉じ、前記接続配管及び前記バイパス配管から前記捕捉部に前記更新後の冷媒を流入させるように制御する請求項4に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記回収運転判定手段は、
前記更新前の冷媒の種類と前記更新後の冷媒の種類とが同一なら前記残留異物回収運転を実施しない判定をする請求項1〜5のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記更新後の冷媒は、GWP値が1000以下の冷媒もしくはGWP値が1000以下の冷媒を含む冷媒である請求項1〜6のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記圧縮機、前記熱源機側熱交換器を有する室外機と、
前記利用側熱交換器を有する室内機と、
前記室外機と前記室内機とを接続し、前記残留異物回収運転時に前記熱源機側熱交換器から流出した冷媒が流れる延長配管と、
前記延長配管に着脱自在に設けられている着脱式圧力検出手段とを有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記捕捉部は、
前記冷媒回路に着脱自在に設けられている請求項1〜8のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
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