JP6391819B2 - 冷凍サイクル装置および空気調和装置 - Google Patents
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Description
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
(空気調和装置の冷媒回路)
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷媒回路を示す図である。
空気調和装置100は、圧縮機1、四方弁2、熱源側熱交換器3、第1切換弁4、第1絞り装置5a、5b、5c、利用側熱交換器6a、6b、6c、を順次配管で接続している冷媒回路を備える。
空気調和装置100の冷媒回路には、冷媒と、この冷媒と非相容の特性をもつ冷凍機油と、が封入されている。
続いて空気調和装置100の冷房運転時のサイクルについて説明する。
四方弁2は熱源側熱交換器3側に冷媒を流通させるように流路を切り替える。圧縮機1にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四方弁2を経由して熱源側熱交換器3に流入する。熱源側熱交換器3に流入した冷媒は、熱源側熱交換器3にて凝縮され高圧の液冷媒となり、第1絞り装置5a、5b、5cにより膨張されて低圧の二相冷媒となり、利用側熱交換器6a、6b、6cに流入する。利用側熱交換器6a、6b、6cにて蒸発された二相の冷媒は、四方弁2、アキュムレータ700を経由して圧縮機1に流入する。
続いて空気調和装置100の暖房運転時のサイクルについて説明する。
四方弁2は利用側熱交換器6a、6b、6cに冷媒を流通させるように流路を切り替える。圧縮機1にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四方弁2を経由して利用側熱交換器6a、6b、6cに流入する。利用側熱交換器6a、6b、6cに流入した冷媒は、利用側熱交換器6a、6b、6cにて凝縮され高圧の液冷媒となり、第1絞り装置5a、5b、5cにより膨張され低圧の二相冷媒となり、熱源側熱交換器3に流入する。熱源側熱交換器3にて蒸発された二相の冷媒は、四方弁2、アキュムレータ700を経由して圧縮機1に流入する。
図1に基づいて返油機構710a、710bについて説明する。
複数の返油機構710a、710bは、流入管720に設けられており、アキュムレータ700の内部に発生する余剰冷媒量と流入管720を通過する冷媒流量とに応じて適切な返油量を圧縮機1に戻す。
返油機構710aは、複数の返油機構710a、710bのうちで最も低い位置にある返油機構である。
返油機構710bは、複数の返油機構710a、710bのうちで最も高い位置にある返油機構である。
図1に基づいてバイパス経路9について説明する。
バイパス経路9は、圧縮機1と四方弁2との間にて分岐されてアキュムレータ700に接続される。バイパス経路9は、アキュムレータ700の底面からアキュムレータ700内部に上方に延びる。
また、バイパス経路9は、アキュムレータ700内部に側面から入り込み、出口9aがアキュムレータ700の内部にて上向きに開口しているものであってもよい。
図2に基づいてアキュムレータ700内部の油濃度の分布について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係るアキュムレータ700内部の油濃度分布を示す図である。
冷凍機油が冷媒と非相容なものであり、密度が冷媒より低い場合のアキュムレータ700の内部の油濃度分布を説明する。
アキュムレータ700の内部に余剰冷媒が発生した場合は、密度の低い冷凍機油が冷媒より上部に滞留することになる。冷媒と冷凍機油との界面を境に、下部の油濃度が低く上部の油濃度が高くなる。アキュムレータ700から圧縮機1に戻す油量には許容できる返油濃度が決められており、許容値よりも低ければ圧縮機1の油枯渇が発生する。
冷媒と冷凍機油との界面は、複数の返油機構710a、710bのうちで最も低い位置にある返油機構710aと最も高い位置にある返油機構710bとの間の位置に位置する。また、冷媒と冷凍機油の界面は、バイパス経路9の出口9aの高さ位置よりも上に位置する。
なお、上記では、冷凍機油の密度が冷媒より低い場合について説明したが、高い場合は逆に下部の油濃度が高く上部が低くなる。
バイパス経路9の第2切換弁8を開として圧縮機1の高温高圧のガス冷媒をアキュムレータ700の内部に流入させることによって、アキュムレータ700の内部の冷媒を蒸発させて余剰冷媒量を減少させて全体的に油濃度を高める。具体的には、バイパス経路9の出口9aから上方に流入した冷媒の流速により、アキュムレータ700の内部で強制対流が生じる。この強制対流は、出口9aよりも上方の冷媒と冷凍機油との界面を波立たせ、分離していた冷媒と冷凍機油とを混合し、油濃度の分布を変化させ、界面の上部と下部の油濃度差を小さくさせると共に圧縮機1の許容値を上回るようにする。
図3の(i)に示すようにバイパス経路9が閉じているとき、冷媒と冷凍機油とは非相容の関係から分離してしまい、圧縮機1の許容値を大きく下回る。
図3の(ii)に示すようにバイパス経路9が開くとき、冷媒と冷凍機油とは非相容の関係であっても、バイパス経路9の出口9aから上方に流入した冷媒の流速により、アキュムレータ700の内部で強制対流が生じる。これにより、冷媒と冷凍機油とは混合され、圧縮機1の許容値を上回るようになる。
図3の(iii)に示すようにバイパス経路9の出口9aの高さ位置が複数の返油機構710a、710bの平均高さ位置で最も冷媒と冷凍機油とは混合され、油分布が均一に近く、圧縮機1の許容値を上回り易い。
図4に示すように、バイパス経路9の出口9aの高さは、複数の返油機構710a、710bのうちで最も低い位置にある返油機構710aと最も高い位置にある返油機構710bとの間のどこに位置するかによって、アキュムレータ700内部の油濃度に対して放物線を描く。
複数の返油機構710a、710bは、アキュムレータ700の内部に余剰冷媒が発生した場合に、圧縮機1に返油できるように、アキュムレータ700の内部の冷媒と冷凍機油の界面を間に挟むように設定されている。このため、複数の返油機構710a、710bのうちで最も低い位置にある返油機構710aと最も高い位置にある返油機構710bとの間の平均高さ位置がアキュムレータ700の内部の冷媒と冷凍機油の界面に最も近づく。よって、バイパス経路9の出口9aの高さが複数の返油機構710a、710bのうちで最も低い位置にある返油機構710aと最も高い位置にある返油機構710bとの間の平均高さ位置であると、冷媒と冷凍機油との界面を出口9aから流出させるガス冷媒で強制対流させて冷媒と冷凍機油とを混合する効果が高くなる。そのため、図4に示すような放物線を描く効果が生じる。
Claims (7)
- 圧縮機、四方弁、熱源側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器を順次配管で接続し、前記四方弁から戻る冷媒および冷凍機油を貯留するアキュムレータを有する冷媒回路と、
前記圧縮機と前記四方弁の間にて分岐されて前記アキュムレータに接続されるバイパス経路と、
を備え、
前記アキュムレータの内部には、高さ位置が異なる複数の返油機構を有すると共に前記圧縮機に繋がる流入管が設けられ、
冷凍機油が、前記アキュムレータの内部において、冷媒との間で界面が形成される、冷媒と非相容の特性を有し、
前記バイパス経路は、前記アキュムレータの底面から接続して前記アキュムレータの内部に延び、
前記バイパス経路の前記アキュムレータの内部での出口は、前記複数の返油機構のうちで最も低い位置にある返油機構の高さと最も高い位置にある返油機構の高さとの間の高さ位置に設けられる冷凍サイクル装置。 - 前記バイパス経路の前記出口は、前記複数の返油機構のうちで最も低い位置にある返油機構と最も高い位置にある返油機構との平均高さの位置に設けられる請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記複数の返油機構のうちで最も低い位置にある返油機構と最も高い位置にある返油機構とが、前記界面を挟むように、それぞれの高さ位置が設定される請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記バイパス経路の前記出口の高さ位置が、前記界面よりも下の位置に設けられる請求項3に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記バイパス経路の前記出口の高さ位置が、前記界面の近傍の位置に設けられる請求項3に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記バイパス経路の前記出口は、前記アキュムレータの内部にて上向きに開口している請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置を備えた空気調和装置。
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