JP6522154B2 - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus.
従来、能力を制御することができる冷凍サイクル装置が知られている。特開平09−053861号公報(特許文献1)には、凝縮器に溜まる液冷媒量を制御することにより冷凍サイクル装置の能力を制御する構成が開示されている。 Conventionally, a refrigeration cycle apparatus capable of controlling the capacity is known. Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-053861 (Patent Document 1) discloses a configuration for controlling the capacity of a refrigeration cycle apparatus by controlling the amount of liquid refrigerant accumulated in a condenser.
大容量の室外熱交換器に対して複数の室内熱交換器を接続するようなマルチ型空気調和機において、室内熱交換器のうち1台のみを運転する場合のように、運転中の室内熱交換器の容量の合計が室外熱交換器の容量よりも非常に小さい場合、室外熱交換器によって交換される熱量と、室内熱交換器によって交換される熱量とが不均衡となる。冷房運転をする場合、凝縮器として機能する室外熱交換器が外気に放出した熱量が、蒸発器として機能する室内熱交換器が回収する熱量よりも多くなる。このような状態で冷凍サイクルが継続されると、室内熱交換器における蒸発圧力が低下する。その結果、蒸発温度が低下して室内熱交換器が凍結するおそれが高まる。 In a multi-type air conditioner in which a plurality of indoor heat exchangers are connected to a large-capacity outdoor heat exchanger, as in the case of operating only one of the indoor heat exchangers, the indoor heat during operation If the total capacity of the exchanger is much smaller than the capacity of the outdoor heat exchanger, the heat amount exchanged by the outdoor heat exchanger and the heat amount exchanged by the indoor heat exchanger become unbalanced. When the cooling operation is performed, the amount of heat released by the outdoor heat exchanger functioning as a condenser to the outside air is larger than the amount of heat recovered by the indoor heat exchanger functioning as an evaporator. When the refrigeration cycle is continued in such a state, the evaporation pressure in the indoor heat exchanger is reduced. As a result, the evaporation temperature is lowered and the possibility of freezing the indoor heat exchanger is increased.
また、外気の温度が低い状態で冷房運転を行なうと、室外熱交換器の凝縮圧力が低下する。凝縮圧力が低下したことに応じて室内熱交換器の蒸発圧力が低下する。その結果、蒸発温度が低下し、室内熱交換器が凍結するおそれが高まる。 In addition, if the cooling operation is performed in a state where the temperature of the outside air is low, the condensation pressure of the outdoor heat exchanger is reduced. The evaporation pressure of the indoor heat exchanger decreases in response to the decrease in the condensation pressure. As a result, the evaporation temperature decreases, and the possibility of the indoor heat exchanger freezing increases.
一般に、蒸発器が凍結すると、風路が閉塞してしまい、熱交換が不可能になって、その後の冷凍サイクルによる空調が不可能になり得る。また、水の凝固による体積膨張により配管が圧縮されて破壊した場合には、冷媒が大気に漏洩する。したがって、蒸発器の凍結を防止する必要がある。 In general, when the evaporator freezes, the air passage may be blocked, heat exchange may not be possible, and air conditioning by the subsequent refrigeration cycle may not be possible. When the pipe is compressed and destroyed due to volumetric expansion due to solidification of water, the refrigerant leaks to the atmosphere. Therefore, it is necessary to prevent freezing of the evaporator.
蒸発器の凍結の可能性が高まった場合に、冷凍サイクル装置を停止することによって蒸発器の蒸発温度の低下を抑制し、蒸発器の凍結を防止することができる。しかし、蒸発器の凍結のおそれが高まる度に冷凍サイクル装置が停止すると、冷凍サイクル装置が停止と再起動とを繰り返し、冷房運転が安定的に行なわれなくなってしまう。その結果、冷凍サイクル装置を再起動する度に余分のエネルギーが必要になるとともに、ユーザの快適性が損なわれるおそれがある。 When the possibility of freezing of the evaporator is increased, the lowering of the evaporation temperature of the evaporator can be suppressed by stopping the refrigeration cycle device, and the freezing of the evaporator can be prevented. However, if the refrigeration cycle apparatus is stopped whenever the possibility of freezing of the evaporator increases, the refrigeration cycle apparatus is repeatedly stopped and restarted, and the cooling operation can not be stably performed. As a result, extra energy is required each time the refrigeration cycle apparatus is restarted, and the user's comfort may be impaired.
特開平09−053861号公報(特許文献1)には、蒸発器の凍結を防止するように冷凍サイクル装置を制御する構成については開示されていない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-053861 (Patent Document 1) does not disclose a configuration for controlling the refrigeration cycle apparatus so as to prevent freezing of the evaporator.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、冷凍サイクル装置が停止および再起動を繰り返すことを抑制しながら、蒸発器の凍結を防止することができる冷凍サイクル装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the problems as described above, and its object is to prevent freezing of the evaporator while suppressing the refrigeration cycle device from repeatedly stopping and restarting. It is providing a refrigerating cycle device.
本発明に係る冷凍サイクル装置においては、冷媒が、圧縮機、凝縮器、第1膨張弁、および蒸発器の順に循環する。冷凍サイクル装置は、第1バイパス流路を備える。第1バイパス流路は、圧縮機と凝縮器とを接続する第1流路から分岐して、第2弁を介して、凝縮器と第1膨張弁とを接続する第2流路、および蒸発器と圧縮機とを接続する第3流路のいずれかに接続される。第2弁の開度は、蒸発器における蒸発温度が第1基準値未満の場合の方が、蒸発温度が第1基準値より大きい場合より大きい。 In the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, the refrigerant circulates in the order of the compressor, the condenser, the first expansion valve, and the evaporator. The refrigeration cycle apparatus includes a first bypass flow passage. The first bypass channel branches from the first channel connecting the compressor and the condenser, and the second channel connecting the condenser and the first expansion valve via the second valve, and evaporation It is connected to any of the 3rd flow paths which connect a tank and a compressor. The opening degree of the second valve is larger when the evaporation temperature in the evaporator is less than the first reference value and when the evaporation temperature is higher than the first reference value.
本発明によれば、冷凍サイクル装置を運転しながら蒸発温度の低下を抑制することにより、冷凍サイクル装置が停止および再起動を繰り返すことを抑制しながら蒸発器の凍結を防止することができる。その結果、冷房運転を安定的に継続することができ、省エネルギー性能およびユーザの快適性を確保することができる。 According to the present invention, by suppressing the decrease in evaporation temperature while operating the refrigeration cycle device, it is possible to prevent freezing of the evaporator while suppressing the repetition of stop and restart of the refrigeration cycle device. As a result, cooling operation can be stably continued, and energy saving performance and user comfort can be ensured.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference characters and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の構成図である。図1に示されるように、冷凍サイクル装置100は、圧縮機1と、凝縮器2と、内部熱交換器3と、第1膨張弁4と、蒸発器5と、第2膨張弁6と、弁7と、循環流路10と、第1バイパス流路11と、第2バイパス流路12と、制御装置20とを備える。First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram of a
循環流路10は、圧縮機1、凝縮器2、内部熱交換器3、第1膨張弁4、および蒸発器5を配管でつなぎ、冷媒を循環させる。
The
圧縮機1は、制御装置20からの駆動周波数に基づいて回転速度が制御され、ガス冷媒を圧縮して吐出する。
The rotational speed of the
凝縮器2は、圧縮機1から吐出されたガス冷媒を凝縮して液冷媒を吐出する。
第1膨張弁4は、内部熱交換器3からの冷媒を膨張させて減圧する。第1膨張弁4は、開度が調節可能である。第1膨張弁4は、たとえば電子制御式膨張弁(LEV:Linear Expansion Valve)である。The
The
蒸発器5は、第1膨張弁4から吐出された液体の冷媒(液冷媒)を蒸発させて気体の冷媒(ガス冷媒)を吐出する。
The
第1バイパス流路11は、圧縮機1から凝縮器2に至る循環流路10の部分に位置する分岐点B1から分岐する。第1バイパス流路11は、弁7を経由する。第1バイパス流路11は、凝縮器2から内部熱交換器3に至る循環流路10の部分に位置する合流点J1に合流する。
The first
弁7は、開度を調節することにより冷媒の流量を調節可能なものであればどのような態様のものであってもよい。弁7は、たとえばLEVのような膨張弁であってもよい。
The
内部熱交換器3は、合流点J1からの冷媒が通過する流路(高圧側流路301)と第2膨張弁6からの冷媒が通過する流路(低圧側流路302)とを含む。内部熱交換器3は、合流点J1からの冷媒の熱を第2膨張弁6からの冷媒に吸収させて、合流点J1からの冷媒を冷却する役割をもつ。内部熱交換器3は、たとえば二重管式熱交換器である。
The
第2膨張弁6は、冷媒を膨張させて減圧する。第2膨張弁6は、たとえばLEVである。 The second expansion valve 6 expands and reduces the pressure of the refrigerant. The second expansion valve 6 is, for example, an LEV.
第2バイパス流路12は、内部熱交換器3から第1膨張弁4に至る循環流路10の部分に位置する分岐点B2から分岐する。第2バイパス流路12は、第2膨張弁6の次に内部熱交換器3を経由する。第2バイパス流路12は、蒸発器5から圧縮機1に至る循環流路10の部分に位置する合流点J2に合流する。
The
制御装置20は、マイクロコンピュータ201と、駆動回路202,203と、圧力検出部204と、温度検出部205とを含む。マイクロコンピュータ201は、駆動回路202を制御することにより圧縮機1を駆動する。マイクロコンピュータ201は、駆動回路203を制御することにより、第2膨張弁6および弁7の開度を調節する。マイクロコンピュータ201は、圧力検出部204から圧縮機1の入口(低圧側)の圧力および圧縮機1の出口(高圧側)の圧力を取得する。圧力検出部204は、圧縮機1の入口に取り付けられた圧力センサ31からの信号に基づいて低圧側の圧力を算出する。圧力検出部204は、圧縮機1の出口に取り付けられた圧力センサ32からの信号に基づいて高圧側の圧力を算出する。
マイクロコンピュータ201は、高圧側の圧力および内部熱交換器3の高圧側流路301の出口の温度に基づいて、内部熱交換器3の高圧側流路301の出口の過冷却度を算出する。マイクロコンピュータ201は、低圧側の圧力および内部熱交換器3の低圧側流路302の出口の温度に基づいて、内部熱交換器3の低圧側流路302の出口の過熱度を算出する。
The
マイクロコンピュータ201は、温度検出部205から、内部熱交換器3の高圧側流路301の出口の温度、および内部熱交換器3の低圧側流路302の出口の温度を取得する。温度検出部205は、内部熱交換器3の高圧側流路301の出口に取り付けられた温度センサ33からの信号に基づいて、内部熱交換器3の高圧側流路301の出口の温度を算出する。温度検出部205は、内部熱交換器3の低圧側流路302の出口に取り付けられた温度センサ34からの信号に基づいて、内部熱交換器3の低圧側流路302の出口の温度を算出する。
The
制御装置20は、さらにマイクロコンピュータ206と、駆動回路207と、温度検出部208とを含む。マイクロコンピュータ206は、駆動回路207を制御することにより第1膨張弁4の開度を調節する。マイクロコンピュータ206は、温度検出部208から蒸発器5の配管入口の温度および蒸発器5の配管出口の温度を取得する。温度検出部208は、蒸発器5の配管入口に取り付けられた温度センサ35からの信号に基づいて蒸発器5の配管入口の温度を算出する。温度検出部208は、蒸発器5の配管出口に取り付けられた温度センサ36からの信号に基づいて蒸発器5の配管出口の温度を算出する。
マイクロコンピュータ206は、マイクロコンピュータ201から高圧側の圧力と低圧側の圧力とを取得する。マイクロコンピュータ206は、低圧側の圧力および蒸発器5の配管出口の温度に基づいて、蒸発器5の配管出口の過熱度を算出する。マイクロコンピュータ206は、蒸発器5の配管出口の過熱度が目標値(たとえば過熱度1℃)に近づくように第1膨張弁4の開度を調節する(過熱度制御)。
The
冷媒は、冷凍サイクルにおいて液冷媒とガス冷媒との間で状態変化を繰り返しながら、熱の吸収と放出とを繰り返す。以下では図2を参照しながら、冷凍サイクルの各過程について説明する。 The refrigerant repeats heat absorption and release while repeating the state change between the liquid refrigerant and the gas refrigerant in the refrigeration cycle. Hereinafter, each process of the refrigeration cycle will be described with reference to FIG.
図2は、図1の冷凍サイクル装置100によって行なわれる冷凍サイクルの圧力と比エンタルピーとの関係を示すP−h線図である。図2において、点CPは、冷媒の臨界点である。曲線SLは、冷媒の飽和液線である。曲線SVは、冷媒の飽和蒸気線である。点S1から、点S2、点S3、および点S4を経て点S1へ戻ってくるサイクルC0は、冷凍サイクル装置100における通常時の冷凍サイクルを表す。点S1から点S2への状態変化は、圧縮機1による冷媒の圧縮の過程を表す。点S2から点S3への状態変化は、凝縮器2による冷媒の凝縮の過程を表す。点S3から点S4への状態変化は、第1膨張弁4による冷媒の減圧の過程を表す。点S4から点S1への状態変化は、蒸発器5による冷媒の蒸発の過程を表す。
FIG. 2 is a Ph diagram showing the relationship between the pressure and the specific enthalpy of the refrigeration cycle performed by the
圧縮機1の入口付近の冷媒は、低温かつ低圧のガス冷媒である。このガス冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮機1に圧縮されて高温かつ高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機1による圧縮により、冷媒にエネルギーが加わる。その結果、冷媒の比エンタルピーが増加する。圧縮機1による冷媒の圧縮の過程は、図2において点S1から点S2への状態変化として表されている。点S2における比エンタルピーおよび圧力は、いずれも点S1における比エンタルピーおよび圧力よりも増加している。
The refrigerant near the inlet of the
圧縮機1から吐出されたガス冷媒は、凝縮器2において高圧のまま凝縮されて液冷媒となる。ガス冷媒が凝縮して液冷媒となるときに、凝縮熱が外気に放出される。すなわち、冷媒が凝縮器2を通過すると冷媒の比エンタルピーが減少する。凝縮器2による冷媒の凝縮の過程は、図2おいて点S2から点S3への状態変化として表現されている。点S3における比エンタルピーは、点S2における比エンタルピーよりも減少している。点S3における圧力は、点S2における圧力はほとんど同じである。正確には、冷媒が凝縮器2を通過するときに圧力損失が生じる。この場合、凝縮器2の内部を冷媒が進んでいくにつれて、冷媒の圧力が少しずつ減少していく。したがって、点S3における圧力は、点S2における圧力よりも若干だけ減少している。
The gas refrigerant discharged from the
凝縮器2から吐出された液冷媒は、内部熱交換器3を通過し、第1膨張弁4において断熱膨張する。液冷媒は、第1膨張弁4によって減圧される。その結果、液冷媒は、一部がガス冷媒となり、湿り蒸気と呼ばれる状態になる。第1膨張弁4による冷媒の減圧の過程は、図2において点S3から点S4への状態変化として表されている。点S4における圧力は、点S3における圧力よりも減少している。第1膨張弁4による冷媒の減圧の過程は断熱膨張であるため、点S4における比エンタルピーと点S3における比エンタルピーはほとんど同じである。なお、通常時、第2膨張弁6は閉まっているため、内部熱交換器3による冷却は行なわれない。
The liquid refrigerant discharged from the
第1膨張弁4から吐出された湿り蒸気のうちの液冷媒は、蒸発器5において低圧のまま蒸発して、低温および低圧のガス冷媒となって吐出される。液冷媒が蒸発してガス冷媒となるときに、蒸発熱が室内の空気から吸収される。すなわち、冷媒が蒸発器5を通過すると冷媒の比エンタルピーが増加する。蒸発器5における冷媒の蒸発の過程は、図2における点S4から点S1への状態変化として表されている。点S1における比エンタルピーは、点S4における比エンタルピーよりも増加している。点S1における圧力は、冷媒が蒸発器5を通過するときに生じる圧力損失により、点S4における圧力よりも若干だけ減少している。
The liquid refrigerant of the wet steam discharged from the
蒸発器5から吐出された低温かつ低圧のガス冷媒は、再び圧縮機1に吸入され、上述した過程が繰り返される。
The low-temperature low-pressure gas refrigerant discharged from the
冷凍サイクル装置100において冷房運転が行なわれている場合、状況によっては蒸発器5が凍結する場合がある。たとえば外気の温度が低い状態で、冷凍サイクル装置100において冷房運転を行なうと、室外の凝縮器2の凝縮圧力が低下する。凝縮圧力が低下したことに応じて室内の蒸発器5の蒸発圧力が低下する。その結果、圧縮機1を下限周波数で運転させたとしても、蒸発温度が低下し続けてしまい、室内の蒸発器5が凍結する可能性が高まる。
When the cooling operation is performed in the
一般に、蒸発器5が凍結すると、送風口または吸入口が閉塞してしまい、蒸発器5における熱交換が不可能になって、その後の冷房運転が不可能になり得る。また、水の凝固による体積膨張によって配管が圧縮されて破壊され、冷媒が大気に漏洩する。したがって、蒸発器の凍結を防止する必要がある。
In general, when the
圧縮機1を下限周波数で運転させたとしても蒸発器5の凍結の回避が困難である場合は、冷凍サイクル装置100を停止することにより、蒸発器5の凍結を防止することができる。しかし、蒸発器5の凍結のおそれが高まる度に冷凍サイクル装置100を停止すると、冷凍サイクル装置100の運転が停止および再起動を繰り返し、冷房運転が安定的に行なわれなくなってしまう。その結果、冷凍サイクル装置100を再起動する度に余分のエネルギーが必要になるとともに、ユーザの快適性が損なわれるおそれが生じる。
If it is difficult to avoid the freezing of the
このような問題に鑑み、実施の形態1においては、第1バイパス流路11を設けて凝縮器2に吸入される冷媒の量を減少させて、凝縮器2が外気へ放出する熱量(凝縮能力)を低下させる。このような構成により、冷凍サイクル装置100の運転を継続しながら蒸発器5の蒸発温度の低下を抑制することができるため、冷凍サイクル装置100を停止させることなく蒸発器5の凍結を防止することができる。その結果、冷房運転を安定的に継続することができ、省エネルギー性能およびユーザの快適性を確保することができる。
In view of such a problem, in the first embodiment, the first
以下では、図2を参照しながら、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合に冷凍サイクル装置100によって行なわれる冷凍サイクルについて説明する。蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合としては、たとえば蒸発器5の配管温度Teが1℃未満になった場合である。図2において、点S11から、点S12、点S13A、点S13B、および点S14を経て点S11へ戻ってくるサイクルC1は、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合に冷凍サイクル装置100によって行なわれる冷凍サイクルを表す。点S11から点S12への状態変化は、圧縮機1による冷媒の圧縮の過程を表す。点S12から点S13Aへの状態変化は、凝縮器2による冷媒の凝縮の過程を表す。点S13Aから点S13Bへの状態変化は、第1バイパス流路11からの冷媒が凝縮器2からの冷媒に合流したことによって冷媒の比エンタルピーが増加する過程を表す。点S13Bから点S14への状態変化は、第1膨張弁4による冷媒の減圧の過程を表す。点S14から点S11への状態変化は、蒸発器5による冷媒の蒸発の過程を表す。
Hereinafter, the refrigeration cycle performed by the
蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合、制御装置20は弁7の開度を増加させて第2バイパス流路を通過する冷媒の量を増加させる。凝縮器2を通過する冷媒の量が減少する。その結果、凝縮器2における凝縮圧力は通常時よりも低下する。図2において、点S12から点S13Aへの状態変化が点S2から点S3への状態変化よりも低圧側で行なわれることは、凝縮器2の凝縮圧力の低下を表している。
When the risk of freezing of the
第1バイパス流路11からの冷媒は、凝縮器2を通過していないため熱がほとんど放出されてない。そのため、第1バイパス流路11からの冷媒が凝縮器2からの冷媒に合流することにより、合流点J1からの冷媒の比エンタルピーは通常時の場合よりも高くなる。図2において点S13Bの比エンタルピーが点S3の比エンタルピーよりも高いことはこのことを表している。
Since the refrigerant from the
第1バイパス流路11からの冷媒は、ガス冷媒である。一方、凝縮器2からの冷媒は、液冷媒である。したがって、凝縮器2からの冷媒の過冷却度および第1バイパス流路11からの冷媒量によっては合流点J1からの冷媒が気液二相状態の湿り蒸気となる可能性がある。湿り蒸気は液冷媒よりも平均密度が小さいため、湿り蒸気が第1膨張弁4を通過する流量は、液冷媒が第1膨張弁4を通過する流量よりも小さい。そのため、冷媒が湿り蒸気のままであると、冷媒が液冷媒である場合と比較して、第1膨張弁4を通過した後の冷媒の圧力(蒸発圧力)が低下してしまう。蒸発圧力の低下は、蒸発温度の低下を意味する。すなわち、第1バイパス流路11からの冷媒を増やし過ぎてしまうと、かえって蒸発器5の凍結を促進してしまう可能性がある。
The refrigerant from the
また、第1膨張弁4に吸入される冷媒が湿り蒸気であると、第1膨張弁4内の微小流路を湿り蒸気が通過するときに騒音が発生し、冷凍サイクル装置100の品質上好ましくない。
Further, if the refrigerant sucked into the
そこで、実施の形態1においては、内部熱交換器3によって合流点J1からの冷媒を冷却し、合流点J1からの冷媒における気液二相状態を解消する。
So, in
合流点J1からの冷媒が気液二相状態である場合、図2において点S13Bは曲線SL(飽和液線)を超えて、曲線SLと曲線SV(飽和蒸気線)との間に位置することになる。そのような場合、内部熱交換器3による冷却により冷媒は液冷媒とされ、図2において点S13Bは曲線SLよりも比エンタルピーが低い側に戻される。
When the refrigerant from the junction J1 is in a gas-liquid two-phase state, in FIG. 2, the point S13B is located between the curve SL and the curve SV (saturated vapor line) beyond the curve SL (saturated liquid line) become. In such a case, the refrigerant is turned into a liquid refrigerant by the cooling by the
合流点J1からの冷媒の比エンタルピーは、上述したように、通常時の比エンタルピーよりも大きく、その結果、冷凍サイクルを継続するために蒸発器5において冷媒が室内の空気から吸収する必要のある熱量は小さくなる。冷媒が室内の空気から吸収する熱量は、蒸発器5の温度(蒸発温度)と室温との差(温度勾配)に比例する(フーリエの法則)。したがって、蒸発器5の吸熱量(蒸発能力)を小さくするためには、蒸発器5の蒸発温度を上げて、蒸発器5と室内との温度差を小さくする必要がある。制御装置20は、第1膨張弁4の開度を調節して蒸発器5の蒸発圧力を上げることにより、蒸発器5の蒸発温度を上げる。図2において、点S14から点S11への状態変化が点S4から点S1への状態変化よりも高圧側で行なわれることは、蒸発器5の蒸発圧力の上昇を表している。
As described above, the specific enthalpy of the refrigerant from the junction J1 is larger than the specific enthalpy at the normal time, so that the refrigerant needs to be absorbed from the indoor air in the
図3は、図1の制御装置20によって冷房運転時に行なわれる処理を説明するためのフローチャートである。図3に示される処理は、冷房運転のメインルーチン(不図示)によって一定時間間隔で呼び出される。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the process performed by the
図3に示されるように、制御装置20は、ステップS101(以下ではステップを単にSと表す。)において、蒸発器5の配管温度Teが基準値(1℃)以上か否かを判定する。蒸発器5の複数個所を測定している場合、最低値を配管温度Teとして採用する。実施の形態1においては温度センサ35,36において検知された温度の低い方を採用する。配管温度Teが基準値以上である場合(S101にてYES)、制御装置20は、蒸発器5が凍結する可能性は低いとして処理をS102に進める。
As shown in FIG. 3, the
制御装置20は、S102において、内部熱交換器3の高圧側流路301の出口の過冷却度SCが基準値(5℃)以上であるか否かを判定する。過冷却度SCが基準値以上である場合(S102にてYES)、制御装置20は、内部熱交換器3によって合流点J1からの冷媒の気液二相状態が解消されたとして処理をS103に進める。過冷却度SCが基準値未満である場合(S102にてNO)、制御装置20は、合流点J1からの冷媒の気液二相状態が解消されていない可能性があるとして処理をS111に進める。
In S102, the
制御装置20は、S103において、内部熱交換器3の低圧側流路302の出口の過熱度SH1が基準値(1℃)以上であるか否かを判定する。過熱度SH1が基準値以上である場合(S103にてYES)、制御装置20は、内部熱交換器3の低圧側流路302を流れる冷媒の流量が適切であるとして、処理をS116に進める。過熱度SH1が基準値未満である場合(S103にてNO)、制御装置20は、内部熱交換器3の低圧側流路302に余分な冷媒が流れているとして、処理をS115に進める。制御装置20は、S115において第2膨張弁6の開度を減少させて、処理をS116に進める。
In S103, the
制御装置20は、S116において、処理を一定時間(たとえば1分)の間待つ。その後、処理を冷房運転のメインルーチンに返す。
At S116,
配管温度Teが基準値未満である場合(S101にてNO)、制御装置20は、蒸発器5が凍結する可能性が高いとして処理をS104に進める。制御装置20は、S104において弁7の開度を増加させて、処理をS105に進める。
If the pipe temperature Te is less than the reference value (NO in S101), the
制御装置20は、S105において、内部熱交換器3の高圧側流路301の出口の過冷却度SCが基準値(5℃)以上であるか否かを判定する。過冷却度SCが基準値以上である場合(S105にてYES)、制御装置20は、内部熱交換器3によって合流点J1からの冷媒の気液二相状態が解消されたとして処理をS103に進める。過冷却度SCが基準値未満である場合(S105にてNO)、制御装置20は、合流点J1からの冷媒の気液二相状態が解消されていない可能性があるとして処理をS106に進める。
In S105, the
制御装置20は、S106において、内部熱交換器3の低圧側流路302の出口の過熱度SH1が基準値(1℃)以上であるか否かを判定する。過熱度SH1が基準値以上である場合(S106にてYES)、制御装置20は、内部熱交換器3の低圧側流路302を流れる冷媒の流量を増加させることによりさらなる冷却が望めるとして、処理をS107に進める。制御装置20は、S107において、第2膨張弁6の開度を増加させて処理をS116に進める。過熱度SH1が基準値未満である場合(S106にてNO)、制御装置20は、内部熱交換器3の低圧側流路302を流れる冷媒の流量を増加させてもさらなる冷却は望めず気液二相状態を解消できないとして、処理をステップ108に進める。
In S106, the
制御装置20は、S108において、圧縮機1を停止させて、処理をS109に進める。S108において、制御装置20は、第1膨張弁4を全閉としてもよい。この場合であっても、第2バイパス流路12を通過することにより、冷媒は循環を継続することができる。あるいは、制御装置20は、第1膨張弁4を全閉にするとともに、圧縮機1を停止させてもよい。
In S108,
制御装置20は、ステップ109において処理を一定時間(たとえば3分)の間待つ。その後、制御装置20は、処理をS110に進める。制御装置20は、S110において圧縮機1を再起動させて、処理をS101に戻す。
The
制御装置20は、蒸発器5が凍結する可能性が低く(S101にてYES)かつ合流点J1からの冷媒の気液二相状態が解消されていない可能性がある場合(S102にてNO)、S111において弁7の開度を増加させて処理をS112に進める。
In the case where
制御装置20は、S112において、内部熱交換器3の低圧側流路302の出口の過熱度SH1が基準値(1℃)以上であるか否かを判定する。過熱度SH1が基準値以上である場合(S112にてYES)、制御装置20は、内部熱交換器3の低圧側流路302を流れる冷媒の流量を増加させることによりさらなる冷却が望めるとして、処理をS113に進める。制御装置20は、S113において、第2膨張弁6の開度を増加させて処理をS116に進める。過熱度SH1が基準値未満である場合(S112にてNO)、制御装置20は、内部熱交換器3の低圧側流路302を流れる冷媒の流量が過剰であるとして、処理をステップ114に進める。制御装置20は、S114において、第2膨張弁6の開度を減少させて処理をS116に進める。
At S112, the
図3の説明において示された具体的な基準値および一定時間は一例である。基準値および一定時間は他の値であっても構わない。基準値および一定時間は、実機実験あるいはシミュレーションによって適宜決定することができる。 The specific reference value and the fixed time shown in the description of FIG. 3 are an example. The reference value and the fixed time may be other values. The reference value and the fixed time can be appropriately determined by an actual machine experiment or simulation.
以上、冷凍サイクル装置100によれば、冷房運転を継続しながら蒸発温度の低下を抑制することにより、蒸発器5の凍結を防止することができる。その結果、冷房運転を安定的に継続することができ、省エネルギー性能およびユーザの快適性を確保することができる。
As described above, according to the
[実施の形態2]
実施の形態1においては、蒸発器5の凍結を防止するために、圧縮機1から吐出された冷媒の一部を第1バイパス流路11を通過させることによって凝縮器2の凝縮圧力を減少させて、蒸発器5の蒸発圧力を増加させる場合について説明した。すなわち、図3で示される処理を行なうと、凝縮圧力と蒸発圧力との比(圧縮比)が小さくなる。圧縮比が基準値よりも小さくなると、冷凍サイクル装置100の気密性が悪化する。凝縮圧力と蒸発圧力との差によって気密性を維持しているものとしては、たとえば、圧縮機1内のスクロール(不図示)、あるいは逆止弁(不図示)を挙げることができる。冷凍サイクル装置100の気密性が悪化すると、気密性が悪化した箇所から冷媒が漏れる可能性が高まる。冷媒が漏れると、冷凍サイクル装置100の性能が落ち、故障の可能性が高まる。また、冷凍サイクル装置100からの振動および騒音が大きくなって、ユーザの快適性が損なわれる可能性が高まる。Second Embodiment
In the first embodiment, in order to prevent freezing of the
そこで、実施の形態2においては、循環流路を循環する冷媒の量を制御することにより、圧縮比が基準値より小さくなることを防止する構成について説明する。実施の形態2においては、圧縮比が基準値より小さくなることを防止しながら、蒸発器5の凍結を防止する処理を行なうことができる。
Therefore, in the second embodiment, a configuration will be described in which the compression ratio is prevented from becoming smaller than the reference value by controlling the amount of refrigerant circulating in the circulation flow path. In the second embodiment, it is possible to perform processing to prevent freezing of the
実施の形態2が実施の形態1と異なる点は、循環流路を循環する冷媒の量を制御する構成を備える点である。これ以外の構成については同様であるため、説明を繰り返さない。 The second embodiment differs from the first embodiment in that it has a configuration for controlling the amount of refrigerant circulating in the circulation flow path. The other configurations are the same, and therefore the description will not be repeated.
図4は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200の構成図である。図4に示されるように、冷凍サイクル装置200は、圧縮機1と、凝縮器2と、内部熱交換器3と、第1膨張弁4と、蒸発器5と、第2膨張弁6と、弁7と、弁8と、受液器9と、循環流路10Bと、第1バイパス流路11と、第2バイパス流路12と、制御装置20Bとを備える。
FIG. 4 is a block diagram of a
循環流路10Bは、圧縮機1、凝縮器2、内部熱交換器3、弁8、受液器9、第1膨張弁4、および蒸発器5を配管でつなぎ、冷媒を循環させる。
The
制御装置20Bは、マイクロコンピュータ201Bと、駆動回路203Bとを含む。マイクロコンピュータ201Bは、駆動回路203Bを制御することにより、第2膨張弁6、弁7および弁8の開度を調節する。
弁8は、開度を調節することにより冷媒の流量を調節可能なものであればどのような態様のものであってもよい。弁8は、たとえばLEVのような膨張弁であってもよい。
The
受液器9は、弁8からの液冷媒を一時的に溜める。制御装置20Bによって弁8の開度が調節されると、受液器9に吸入される液冷媒の量が変化する。受液器9に吸入される液冷媒の量が、受液器9から吐出される液冷媒の量を上回ると、受液器9に一時的に溜められる液冷媒の量が増加する。逆に、受液器9に吸入される液冷媒の量が、受液器9から吐出される液冷媒の量を下回ると、受液器9に一時的に溜められる液冷媒の量が減少する。
The
実施の形態2においては、圧縮比が基準値未満である場合、制御装置20Bは、弁8の開度を減少させて受液器9に吸入される冷媒の量を減少させる。圧縮機1に吸入される冷媒の量はほぼ一定であるとすると、受液器9から吐出される冷媒の量はほぼ一定である。したがって、弁8の開度を減少させると、受液器9に一時的に溜められる液冷媒の量が減少する。一方、弁8の開度を減少させたことによって凝縮器2から吐出される液冷媒の量が減少する。すなわち、凝縮器2内の液冷媒の量が増加する。
In the second embodiment, when the compression ratio is less than the reference value,
凝縮器2内の液冷媒の量が増加すると、ガス冷媒の熱交換可能な表面積(有効伝熱面積)が減少する。また、凝縮器2内の液冷媒の量が増加することにより、凝縮器2内のガス冷媒が圧縮されるため、凝縮器2におけるガス冷媒の凝縮圧力は増加する。凝縮圧力の上昇に伴い、凝縮温度も上昇する。凝縮器2の放熱量(凝縮能力)は、有効伝熱面積、および外気の温度と凝縮温度との差の積に比例する。凝縮温度が上昇すれば、外気の温度と凝縮温度との差は増加する。したがって、凝縮器2に溜まる液冷媒の量が増加しても、有効伝熱面積は減少するものの、外気の温度と凝縮温度との差が増加するので、凝縮器2の放熱量はほとんど変わらない。すなわち、凝縮器2に溜まる液冷媒の量を増加させることにより、凝縮器2の凝縮能力をほとんどかえずに、凝縮圧力を上昇させることができる。
As the amount of liquid refrigerant in the
また、凝縮器2の出口付近の液冷媒の温度は、外気の温度に近い温度となる。上記したように、凝縮器2に溜まる液冷媒の量が増加すると、外気の温度と凝縮温度との差は増加する。したがって、凝縮器2に溜まる液冷媒の量を増加させることにより、凝縮器2の出口付近の液冷媒の過冷却度を上昇させることができる。そのため、実施の形態2においては、実施の形態1よりも弁7の開度を増加させることにより、より多くのガス冷媒を凝縮器2からの液冷媒に合流させることができる。その結果、蒸発器5における蒸発圧力および蒸発温度をさらに上昇させることができる。
Further, the temperature of the liquid refrigerant near the outlet of the
図5は、図4の冷凍サイクル装置200によって行なわれる冷凍サイクルのP−h線図である。図5において、点S21から、点S22、点S23A、点S23B、および点S24を経て点S21へ戻ってくるサイクルC2は、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合に冷凍サイクル装置200によって行なわれる冷凍サイクルを表す。図5は、図1にサイクルC2を追加した図である。サイクルC2における点S21、点S22、点S23A、点S23B、および点S24は、それぞれサイクルC1における点S11、点S12、点S13A、点S13B、および点S14に対応する。
FIG. 5 is a Ph diagram of the refrigeration cycle performed by the
図5に示されるように、点S22から点S23Aへの状態変化(実施の形態2)は、点S12から点S13Aへの状態変化(実施の形態1)より高圧側で行なわれる。これは、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合の冷凍サイクルにおいて、実施の形態1よりも実施の形態2の方が凝縮器2における凝縮圧力が高いことを表している。
As shown in FIG. 5, the state change from the point S22 to the point S23A (the second embodiment) is performed on the higher pressure side than the state change from the point S12 to the point S13A (the first embodiment). This indicates that the condensing pressure in the
点S22から点S23Aへの状態変化(実施の形態2)の、曲線SLよりも比エンタルピーが低い側の部分は、点S12から点S13Aへの状態変化(実施の形態1)の曲線SLよりも比エンタルピーが低い側の部分よりも長い。これは、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合の冷凍サイクルにおいて、凝縮器2から吐出された液冷媒の過冷却度が実施の形態2の方が実施の形態1よりも大きいことを表している。
The portion on the side where the specific enthalpy is lower than the curve SL in the state change from the point S22 to the point S23A (Embodiment 2) is the curve SL of the state change from the point S12 to the point S13A (Embodiment 1). The specific enthalpy is longer than the lower part. This indicates that the degree of subcooling of the liquid refrigerant discharged from the
点S23B(実施の形態2)の比エンタルピーは、点S13B(実施の形態1)の比エンタルピーよりも大きい。これは、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合の冷凍サイクルにおいて、実施の形態1よりも実施の形態2の方が多量のガス冷媒を凝縮器2からの液冷媒に合流させていることを意味している。
The specific enthalpy of the point S23B (Embodiment 2) is larger than the specific enthalpy of the point S13B (Embodiment 1). This is because, in the refrigeration cycle in the case where the possibility of freezing of the
点S24から点S21への状態変化(実施の形態2)は、点S14から点S11への状態変化(実施の形態1)よりも高圧側で行なわれる。これは、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合の冷凍サイクルにおいて、実施の形態1よりも実施の形態2の方が蒸発器5における蒸発圧力が大きいことを意味している。
The state change from the point S24 to the point S21 (the second embodiment) is performed on the higher pressure side than the state change from the point S14 to the point S11 (the first embodiment). This means that the evaporation pressure in the
点S22から点S23Aへの状態変化と点S24から点S21への状態変化との間隔(実施の形態2)は、点S12から点S13Aへの状態変化と点S14から点S11への状態変化との間隔(実施の形態1)よりも大きい。これは、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合の冷凍サイクルにおいて、実施の形態1よりも実施の形態2の方が凝縮圧力と蒸発圧力との差が大きいことを意味している。
The interval between the state change from point S22 to point S23A and the state change from point S24 to point S21 (the second embodiment) is the state change from point S12 to point S13A and the state change from point S14 to point S11 Is larger than the interval of the second embodiment (Embodiment 1). This means that, in the refrigeration cycle when the possibility of freezing of the
図6は、冷房運転時に図4の制御装置20Bによって行なわれる処理を説明するためのフローチャートである。図6に示される処理は、冷房運転のメインルーチン(不図示)によって一定時間間隔で呼び出される。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the process performed by the
図6に示されるように、実施の形態1と同様に第2膨張弁6および弁7の開度を調節した後(S101〜S115)、制御装置20Bは、S201において、圧縮機1の出口(高圧側)の圧力Pdと圧縮機1の入口(低圧側)の圧力Psとの比が基準値(たとえば1.4)以上であるか否かを判定する。圧力Pdは凝縮圧力であり、圧力Psは蒸発圧力であるから、圧力Pdと圧力Psと比は、凝縮圧力と蒸発圧力との比(圧縮比)といえる。圧縮比が基準値未満である場合(S201にてNO)、制御装置20Bは、処理をS202に進める。制御装置20Bは、S202において、弁8の開度を減少させた後、処理をS116に進める。圧縮比が基準値以上である場合(S201にてYES)、制御装置20Bは、処理をS203に進める。
As shown in FIG. 6, after adjusting the opening degree of the second expansion valve 6 and the
制御装置20Bは、S203において、圧力Pd(凝縮圧力)が基準値(たとえば4.0MPa)以下か否かを判定する。圧力Pdが基準値以下である場合(S203にてYES)、制御装置20Bは、凝縮圧力が適正な範囲内にあるとして、処理をS116に進める。圧力Pdが基準値より大きい場合(S203にてNO)、制御装置20Bは、凝縮圧力が過剰であるとして、処理をS204に進める。制御装置20Bは、S204において、弁8の開度を増加させて後、処理をS116に進める。制御装置20Bは、S116において、一定時間(たとえば1分)待ち、処理を冷房運転のメインルーチンに返す。
In S203, the
以上、冷凍サイクル装置200によれば、実施の形態1と同様に、冷房運転を継続しながら蒸発温度の低下を抑制することにより、蒸発器5の凍結を防止することができる。その結果、冷房運転を安定的に継続することができ、省エネルギー性能およびユーザの快適性を確保することができる。
As described above, according to the
また、冷凍サイクル装置200によれば、圧縮比が基準値より小さくなることを防止しながら、蒸発器5の凍結を防止する処理を行なうことができる。すなわち、蒸発器5の凍結を防止する処理を行なっている間、凝縮圧力と蒸発圧力との差を適切な値に保ち、冷凍サイクル装置200の気密性を維持することができる。その結果、たとえば冷媒の漏洩を防止し、冷凍サイクル装置200の性能の低下および故障を防止することができる。また、冷媒の漏洩による振動および騒音の発生を防止することができ、ユーザの快適性を確保することができる。
Moreover, according to the
さらに、冷凍サイクル装置200によれば、実施の形態1よりもさらに蒸発温度を上昇させることができる。その結果、蒸発器5の凍結をより確実に防止することができる。
Furthermore, according to the
実施の形態2において、弁8および受液器9の配置は、図4に示された配置に限られないが、弁8を通過する冷媒は過冷却状態であることが望ましい。そのため、弁8および受液器9の配置は、内部熱交換器3によって冷却された液冷媒が弁8を通過することになる図4の配置が好ましい。
In the second embodiment, the arrangement of the
実施の形態2においては、S201において圧縮比が基準値以上か否かを判定する場合について説明した。S201において、たとえば蒸発器5の圧力(蒸発圧力)が基準値以上か否かを判定してもかまわない。
The second embodiment has described the case where it is determined in S201 whether the compression ratio is equal to or greater than the reference value. In S201, for example, it may be determined whether the pressure (evaporation pressure) of the
[実施の形態3]
実施の形態2においては、循環流路10を循環する冷媒の量を制御する構成として、弁8と受液器9からなる構成について説明した。循環流路10を循環する冷媒の量を制御する構成は、実施の形態2の構成に限られない。実施の形態3において、循環流路10を循環する冷媒の量を制御する他の構成について説明する。Third Embodiment
In the second embodiment, the configuration including the
実施の形態3が実施の形態2と異なるのは、循環流路10を循環する冷媒の量を制御する構成、および制御装置20Cによる当該構成に対する制御である。これら以外の構成については同様であるため、説明を繰り返さない。
The third embodiment differs from the second embodiment in the configuration for controlling the amount of refrigerant circulating in the
図7は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置300の構成図である。図1に示されるように、冷凍サイクル装置100は、圧縮機1と、凝縮器2と、内部熱交換器3と、第1膨張弁4と、蒸発器5と、第2膨張弁6と、弁7と、循環流路10と、第1バイパス流路11と、第2バイパス流路12と、冷媒タンク40と、弁41,42と、第3バイパス流路13と、制御装置20Cとを備える。
FIG. 7 is a block diagram of a refrigeration cycle apparatus 300 according to the third embodiment. As shown in FIG. 1, the
第3バイパス流路13は、循環流路10の、内部熱交換器3から第1膨張弁4に至る部分において、分岐点B2と第1膨張弁4との間に位置する分岐点B3から分岐する。分岐点B3は、循環流路10の、圧縮機1から蒸発器5に至る部分(高圧側の部分)であれば、どこに配置されても構わない。第3バイパス流路13は、弁41、冷媒タンク40、および弁42の順に経由する。第3バイパス流路13は、蒸発器5から圧縮機1に至る循環流路10の部分において、蒸発器5と合流点J2との間に位置する合流点J3に合流する。合流点J3は、循環流路10の、蒸発器5から圧縮機1に至る部分(低圧側の部分)であれば、どこに配置されても構わない。
The
制御装置20Cは、マイクロコンピュータ201Cと、駆動回路203Cとを含む。マイクロコンピュータ201Cは、駆動回路203Cを制御することにより、第2膨張弁6、弁7の開度を調節するとともに、弁41および弁42を開閉させる。
Control device 20C includes a
制御装置20Cは、弁41および弁42の開閉を制御することにより、冷媒タンク40から循環流路10へ放出する冷媒の量を調節する。図8は、冷房運転時に図7の制御装置20Cによって行なわれる処理を説明するためのフローチャートである。図8に示される処理は、冷房運転のメインルーチン(不図示)によって一定時間間隔で呼び出される。
The controller 20C adjusts the amount of refrigerant discharged from the
図8に示されるように、実施の形態1と同様に第2膨張弁6および弁7の開度を調節した後(S101〜115)、制御装置20Cは、S201において、圧縮機1の出口(高圧側)の圧力Pdと圧縮機1の入口(低圧側)の圧力Psとの比(圧縮比)が基準値(たとえば1.4)以上であるか否かを判定する。圧縮比が基準値未満である場合(S201にてNO)、制御装置20Cは、処理をS301に進める。制御装置20Cは、S301において、弁42を開いた後、処理をS203に進める。圧縮比が基準値以上である場合(S201にてYES)、制御装置20Cは、処理をS302に進める。制御装置20Cは、S302において弁42を閉めた後、処理をS203に進める。
As shown in FIG. 8, after adjusting the opening degrees of the second expansion valve 6 and the valve 7 (S101 to 115) as in the first embodiment, the controller 20C controls the outlet of the compressor 1 (S201). It is determined whether the ratio (compression ratio) of the pressure Pd on the high pressure side to the pressure Ps on the inlet (low pressure side) of the
制御装置20Cは、S203において、圧力Pd(凝縮圧力)が基準値(たとえば4.0MPa)以下か否かを判定する。圧力Pdが基準値以下である場合(S203にてYES)、制御装置20Cは、凝縮圧力が適正な範囲内にあるとして、処理をS303に進める。制御装置20Cは、S303において弁41を閉めた後、処理をS116に進める。圧力Pdが基準値より大きい場合(S203にてNO)、制御装置20Cは、凝縮圧力が過剰であるとして、処理をS304に進める。制御装置20Cは、S304において、弁41を開いた後、処理をS116に進める。制御装置20Cは、S116において、一定時間(たとえば1分)待ち、処理を冷房運転のメインルーチンに返す。 In S203, the controller 20C determines whether the pressure Pd (condensing pressure) is less than or equal to a reference value (for example, 4.0 MPa). If the pressure Pd is less than or equal to the reference value (YES in S203), the control device 20C advances the process to S303 on the assumption that the condensation pressure is within the appropriate range. After closing the valve 41 in S303, the control device 20C advances the process to S116. If the pressure Pd is higher than the reference value (NO in S203), the control device 20C advances the process to S304, assuming that the condensation pressure is excessive. After opening the valve 41 in S304, the control device 20C advances the process to S116. At S116, control device 20C waits for a fixed time (for example, one minute), and returns the process to the main routine of the cooling operation.
以上、冷凍サイクル装置300によれば、実施の形態1と同様に、冷房運転を継続しながら蒸発温度の低下を抑制することにより、蒸発器5の凍結を防止することができる。その結果、冷房運転を安定的に継続することができ、省エネルギー性能およびユーザの快適性を確保することができる。
As described above, according to the refrigeration cycle apparatus 300, as in the first embodiment, freezing of the
さらに、冷凍サイクル装置300によれば、実施の形態2と同様に、圧縮比が基準値より小さくなることを防止しながら、蒸発器5の凍結を防止する処理を行なうことができる。その結果、冷凍サイクル装置200の気密性を維持することができる。冷凍サイクル装置200の気密性を維持することができることにより、たとえば冷媒の漏洩を防止し、冷凍サイクル装置200の性能の低下および故障を防止することができる。また、冷媒の漏洩による振動および騒音の発生を防止することができ、ユーザの快適性を確保することができる。
Furthermore, according to the refrigeration cycle apparatus 300, as in the second embodiment, it is possible to perform processing to prevent freezing of the
図8においては、弁41,42を開閉することにより、冷媒タンク40から循環流路10へ放出する冷媒の量を制御する構成について説明した。弁41,42は、開度の調整が可能な弁であっても構わない。弁41,42の開度が調節可能であることにより、冷媒タンク40から循環流路10へ放出する冷媒の量を、よりきめ細かく制御することが可能となる。
In FIG. 8, the structure which controls the quantity of the refrigerant | coolant discharge | released from the refrigerant |
[実施の形態4]
実施の形態1〜3においては、第1バイパス流路11の合流点J1が、凝縮器2から内部熱交換器3に至る部分に位置する場合について説明した。第2バイパス流路の合流点は、蒸発器5から圧縮機1に至る部分に位置していても構わない。実施の形態4においては、第2バイパス流路の合流点が、蒸発器5から圧縮機1に至る部分に位置している場合について説明する。Fourth Embodiment
In the first to third embodiments, the case where the junction point J1 of the
実施の形態4が実施の形態1と異なるのは、第1バイパス流路11Dの合流点J1Dが蒸発器5から圧縮機1に至る部分に位置している点、および冷房運転中に行なわれる制御装置20Dによる制御である。これら以外の点については同様であるため説明を繰り返さない。
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the junction J1D of the
図9は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置400の構成図である。図9に示されるように、冷凍サイクル装置400は、圧縮機1と、凝縮器2と、内部熱交換器3と、第1膨張弁4と、蒸発器5と、第2膨張弁6と、弁7と、循環流路10と、第1バイパス流路11Dと、第2バイパス流路12と、制御装置20Dとを備える。
FIG. 9 is a block diagram of a
第1バイパス流路11Dは、循環流路10の、圧縮機1から凝縮器2に至る部分に位置する分岐点B1から分岐する。第1バイパス流路11Dは、弁7を経由する。第1バイパス流路11Dは、循環流路10の、蒸発器5から圧縮機1に至る部分に位置する合流点J1Dに合流する。
The
制御装置20Dは、マイクロコンピュータ201Dと、温度検出部205Dとを含む。マイクロコンピュータ201Dは、温度検出部205Dから、圧縮機1の入口の温度を取得する。温度検出部205Dは、圧縮機1の入口付近に取り付けられた温度センサ37からの信号に基づいて、圧縮機1の入口付近の温度を算出する。マイクロコンピュータ201Dは、低圧側の圧力および圧縮機1の入口の温度に基づいて、圧縮機1の入口の過熱度SH2を算出する。
蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合、制御装置20Dは弁7の開度を増加させて第1バイパス流路11Dを通過する冷媒の量を増加させる。これに伴い、凝縮器2を通過する冷媒の量が減少する。その結果、凝縮器2における凝縮圧力は通常時よりも低下する。
When the possibility of freezing of the
第1バイパス流路11Dからのガス冷媒は、圧縮機1から吐出されたガス冷媒であるため高温である。そのため、第1バイパス流路11Dからの冷媒が蒸発器5からの低温のガス冷媒と合流すると、合流後のガス冷媒の温度が通常よりも上昇する。圧縮機1に吸入されるガス冷媒の温度が過剰に上昇してしまうと、保護制御により圧縮機1が停止してしまう。そこで、実施の形態4においては、圧縮機1に吸入されるガス冷媒を冷却するため、第2バイパス流路12により、低温のガス冷媒を蒸発器5からのガス冷媒に合流させる。蒸発器5からのガス冷媒に合流させる低温のガス冷媒の量の調節は、第2膨張弁6の開度を調節することにより行なう。
The gas refrigerant from the first
第2バイパス流路12を通過する冷媒の量が増加すると、蒸発器5を通過する低温の冷媒の量が減少する。そのため、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合、蒸発器5の蒸発温度が上がる。その結果、蒸発器5の蒸発圧力が上昇する。
As the amount of refrigerant passing through the
図10は、図9の冷凍サイクル装置400によって行なわれる冷凍サイクルのP−h線図である。図10において、点S41から、点S42、点S43、および点S44を経て点S41へ戻ってくるサイクルC4は、蒸発器5の凍結のおそれが高まった場合に冷凍サイクル装置400によって行なわれる冷凍サイクルを表す。
FIG. 10 is a Ph diagram of the refrigeration cycle performed by the
図10に示されるように、点S42から点S43への状態変化は、点S2から点S3への状態変化よりも低圧側で行なわれる。これは、第1バイパス流路11Dを通過する冷媒の量を増加させることにより凝縮器2を通過する冷媒の量が減少し、その結果、凝縮器2の凝縮圧力が低下することを表している。また、点S44から点S41への状態変化は、点S4から点S1への状態変化よりも高圧側で行なわれる。これは、第2バイパス流路12を通過する冷媒の量を増加させることにより蒸発器5を通過する冷媒の量が減少し、その結果、蒸発器5の蒸発圧力が上昇することを表している。
As shown in FIG. 10, the state change from the point S42 to the point S43 is performed on the lower pressure side than the state change from the point S2 to the point S3. This means that the amount of refrigerant passing through the
図11は、冷房運転時に図9の制御装置20Dによって行なわれる処理を説明するためのフローチャートである。図11に示される処理は、冷房運転のメインルーチン(不図示)によって一定時間間隔で呼び出される。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the process performed by the
図11に示されるように、制御装置20Dは、S401において冷房能力が過大(たとえば目標温度よりも基準値以上に室温が低い)か否かを判定する。冷房能力が過大ではない場合(S401にてNO)、制御装置20Dは、冷房能力をさらに増加させる余地があるとして、処理をS101に進める。
As shown in FIG. 11, the
制御装置20Dは、S101において、蒸発器5の配管温度Teが基準値(1℃)以上か否かを判定する。実施の形態4においても実施の形態1と同様に、温度センサ35,36において検知された温度の低い方を配管温度Teとして採用する。配管温度Teが基準値未満である場合(S101にてNO)、実施の形態1と同様にS108〜S110までを行なった後、処理をS401に戻す。配管温度Teが基準値以上である場合(S101にてYES)、制御装置20Dは、冷房能力を増加させるためにS403において弁7の開度を減少させた後、処理をS405に進める。
The
冷房能力が過大である場合(S401にてYES)、制御装置20Dは、冷房能力を低下させるためにS404において弁7の開度を増加させた後、処理をS405に進める。
If the cooling capacity is excessive (YES in S401),
制御装置20Dは、S405において、圧縮機1の入口の過熱度SH2が基準値(たとえば1℃)以上であるか否かを判定する。過熱度SH2が基準値未満である場合(S405にてNO)、制御装置20Dは、蒸発器5からのガス冷媒が第2バイパス流路12からのガス冷媒によって過剰に冷却されているとして、処理をS406に進める。制御装置20Dは、S406において、第2膨張弁6の開度を減少させた後、処理をS116に進める。過熱度SH2が基準値以上である場合(S405にてYES)、制御装置20Dは、処理をS407に進める。
At S405, the
制御装置20Dは、S407において、過熱度SH2が基準値(たとえば3℃)以下であるか否かを判定する。過熱度SH2が基準値より大きい場合(S407にてNO)、制御装置20Dは、圧縮機1へ吸入されるガス冷媒の温度が過剰に上昇しているとして、処理をS408に進める。制御装置20Dは、S408において、第2膨張弁6の開度を増加させた後、処理をS116に進める。過熱度SH2が基準値以上である場合(S407にてYES)、制御装置20Dは、圧縮機1へ吸入されるガス冷媒の温度が適正であるとして、処理をS116に進める。制御装置20Dは、S116において、一定時間(たとえば1分)待ち、処理を冷房運転のメインルーチンに返す。
In S407, the
以上、冷凍サイクル装置400によれば、実施の形態1と同様に、冷房運転を継続しながら蒸発温度の低下を抑制することにより、蒸発器5の凍結を防止することができる。その結果、冷房運転を安定的に継続することができ、省エネルギー性能およびユーザの快適性を確保することができる。
As described above, according to the
さらに、冷凍サイクル装置400によれば、圧縮機1から吐出された冷媒のほとんどが、第1バイパス流路11Dおよび第2バイパス流路12を通過する場合があり得る。このような場合、蒸発器5を通過する冷媒がほとんどなくなる。すなわち、冷凍サイクル装置400によれば、圧縮機1を停止させることなく、蒸発器5の吸熱量をほとんど0にすることができる。その結果、蒸発器5の温度は室温とほぼ同じになり、蒸発器5の凍結が効果的に防止される。
Furthermore, according to the
実施の形態4に、実施の形態2における弁8および受液器9を適用して、実施の形態2と同様に圧縮比を制御する構成としても構わない。また、実施の形態4に、実施の形態3における弁41、弁42、および冷媒タンク40を適用して、実施の形態2と同様に凝縮圧力を増加させて圧縮比を適正に維持する構成としても構わない。
As in the second embodiment, the compression ratio may be controlled by applying the
今回開示された各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することも予定されている。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are also planned to be implemented in combination as appropriate. It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims.
1 圧縮機、2 凝縮器、3 内部熱交換器、4 第1膨張弁、5 蒸発器、6 第2膨張弁、7,8,41,42 弁、9 受液器、10,10B 循環流路、11,11D 第1バイパス流路、12 第2バイパス流路、13 第3バイパス流路、20,20B,20C,20D 制御装置、31,32 圧力センサ、33,34,35,36,37 温度センサ、40 冷媒タンク、100,200,300,400 冷凍サイクル装置、201,201B,201C,201D,206 マイクロコンピュータ、202,203,203B,203C,207 駆動回路、204 圧力検出部、205,205D,208 温度検出部、301 高圧側流路、302 低圧側流路、B1,B2,B3 分岐点、J1,J1D,J2,J3 合流点。
Claims (8)
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する第1流路から分岐して、第2弁を介して、前記凝縮器と前記第1膨張弁とを接続する第2流路に接続される第1バイパス流路と、
前記凝縮器に接続される前記第2流路の第1部分と前記第1膨張弁に接続される前記第2流路の第2部分との間に設けられ、入口が前記第1部分に接続されるとともに出口が前記第2部分に接続される第1内部流路と、第2内部流路とを含み、前記第1内部流路を通過する前記冷媒と前記第2内部流路を通過する前記冷媒との間で熱を交換するように構成される内部熱交換器と、
前記第2部分から分岐して、第2膨張弁と前記第2内部流路とを介して、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する第3流路に接続される第2バイパス流路とを備え、
前記第1バイパス流路は、前記第1部分に接続され、
前記蒸発器における蒸発温度が第1基準値未満の場合の前記第2弁の開度が、前記蒸発温度が前記第1基準値より大きい場合の前記第2弁の開度より大きく、
前記蒸発温度が前記第1基準値より大きい場合であって、前記第1膨張弁の入口における前記冷媒の過冷却度が第2基準値未満であるときの前記第2弁の開度が、前記過冷却度が前記第2基準値より大きいときの前記第2弁の開度よりも小さい、冷凍サイクル装置。 A refrigeration cycle apparatus in which a refrigerant circulates in the order of a compressor, a condenser, a first expansion valve, and an evaporator,
Branched from the first passage which connects the condenser and the compressor, via the second valve, the first being connected to the second passage for connecting the condenser and the first expansion valve Bypass flow path,
Provided between a first portion of the second flow passage connected to the condenser and a second portion of the second flow passage connected to the first expansion valve, and an inlet is connected to the first portion And a second internal flow path having an outlet connected to the second portion, and the refrigerant passing through the first internal flow path and passing through the second internal flow path An internal heat exchanger configured to exchange heat with the refrigerant;
And a second bypass flow path branched from the second portion and connected to a third flow path connecting the evaporator and the compressor via a second expansion valve and the second internal flow path. Equipped with
The first bypass channel is connected to the first portion,
The opening degree of the second valve when the evaporation temperature in the evaporator is lower than the first reference value, the evaporation temperature is rather larger than the opening degree of the second valve when the larger first reference value,
When the evaporation temperature is higher than the first reference value, the opening degree of the second valve when the degree of subcooling of the refrigerant at the inlet of the first expansion valve is less than a second reference value is It has smaller than the opening degree of the second valve when the subcooling degree is greater than the second reference value, the refrigeration cycle apparatus.
受液器が前記第1弁と前記第1膨張弁との間に設けられ、
前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との比が第3基準値未満である場合の前記第1弁の開度が、前記比が前記第3基準値より大きい場合の前記第1弁の開度より小さい、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 A first valve is provided between a connection point of the second bypass passage and the second portion and the first expansion valve.
A receiver is provided between the first valve and the first expansion valve,
When the ratio of the condensation pressure of the condenser to the evaporation pressure of the evaporator is less than a third reference value, the opening degree of the first valve is greater than the third reference value. The refrigeration cycle apparatus according to claim 2, which is smaller than the opening degree of the valve.
受液器が前記第1弁と前記第1膨張弁との間に設けられ、
前記凝縮器の凝縮圧力が第4基準値未満である場合の前記第1弁の開度が、前記凝縮圧力が前記第4基準値より大きい場合の前記第1弁の開度より小さい、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 A first valve is provided between a connection point of the second bypass passage and the second portion and the first expansion valve,
A receiver is provided between the first valve and the first expansion valve,
The opening degree of the first valve when the condensing pressure of the condenser is less than the fourth reference value is smaller than the opening degree of the first valve when the condensing pressure is larger than the fourth reference value. refrigeration cycle apparatus according to 2.
前記凝縮器の凝縮圧力と前記蒸発器の蒸発圧力との比が第5基準値未満である場合の前記第3弁の開度が、前記比が前記第5基準値より大きい場合の前記第3弁の開度より小さく、
前記比が前記第5基準値未満である場合の前記第4弁の開度が、前記比が前記第5基準値より大きい場合の前記第4弁の開度より大きい、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 Branching from any one of the first flow path and the second flow path, the third flow path, the first expansion valve, and the evaporator via a third valve, a refrigerant tank, and a fourth valve And a third bypass channel connected to any of the fourth channels connecting
When the ratio of the condensation pressure of the condenser to the evaporation pressure of the evaporator is less than a fifth reference value, the opening degree of the third valve is greater than the fifth reference value. Less than the opening of the valve,
Opening of the fourth valve when the ratio is less than the fifth reference value is greater than the opening degree of the fourth valve when the ratio is larger than the fifth reference value, according to claim 2 Refrigeration cycle equipment.
前記凝縮器の凝縮圧力が第6基準値未満である場合の前記第3弁の開度が、前記凝縮圧力が前記第6基準値より大きい場合の前記第3弁の開度より小さく、
前記凝縮圧力が前記第6基準値未満である場合の前記第4弁の開度が、前記凝縮圧力が前記第6基準値より大きい場合の前記第4弁の開度より大きい、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 Branching from any one of the first flow path and the second flow path, the third flow path, the first expansion valve, and the evaporator via a third valve, a refrigerant tank, and a fourth valve And a third bypass channel connected to any of the fourth channels connecting
The opening degree of the third valve when the condensing pressure of the condenser is less than the sixth reference value is smaller than the opening degree of the third valve when the condensing pressure is larger than the sixth reference value,
Opening of the fourth valve when the condensing pressure is less than the sixth reference value is greater than the opening degree of the fourth valve when the larger condensing pressure is the sixth reference value, to claim 2 Refrigeration cycle device as described.
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する第1流路から分岐して、第2弁を介して、前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する第3流路に接続される第1バイパス流路を備え、A first bypass flow branched from a first flow path connecting the compressor and the condenser and connected to a third flow path connecting the evaporator and the compressor via a second valve Equipped with
前記蒸発器は特定空間に配置され、The evaporator is disposed in a specific space,
前記特定空間の目標温度から前記特定空間の温度を引いた温度差が第8基準値より大きい場合の前記第2弁の開度が、前記温度差が前記第8基準値未満の場合の前記第2弁の開度よりも大きく、The opening degree of the second valve when the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the specific space from the target temperature of the specific space is larger than an eighth reference value is the opening degree of the second case where the temperature difference is less than the eighth reference value Greater than the opening of 2 valves,
前記温度差が前記第8基準値未満の場合であって、前記蒸発器における蒸発温度が第1基準値未満のときの前記第2弁の開度が、前記蒸発温度が前記第1基準値より大きい場合の前記第2弁の開度より大きい、冷凍サイクル装置。The opening degree of the second valve when the temperature difference is less than the eighth reference value, and the evaporation temperature in the evaporator is less than the first reference value, the evaporation temperature being higher than the first reference value The refrigeration cycle apparatus, which is larger than the opening degree of the second valve when it is large.
前記第2部分から分岐して、第2膨張弁と前記第2内部流路とを介して、前記第3流路に接続される第2バイパス流路とをさらに備え、
前記圧縮機の入口の過熱度が第7基準値より大きい場合の前記第2膨張弁の開度が、前記過熱度が前記第7基準値未満の場合の前記第2膨張弁の開度より大きい、請求項7に記載の冷凍サイクル装置。 A first portion of a second flow path connecting the condenser and the first expansion valve connected to the condenser and a second portion of the second flow path connected to the first expansion valve A first internal flow passage provided between the first and second parts, the inlet being connected to the first part and the outlet being connected to the second part, and the second internal flow path, passing through the first internal flow path An internal heat exchanger configured to exchange heat between the refrigerant and the refrigerant passing through the second internal flow path;
It further comprises a second bypass flow passage branched from the second portion and connected to the third flow passage via a second expansion valve and the second internal flow passage,
The degree of opening of the second expansion valve when the degree of superheat at the inlet of the compressor is greater than the seventh reference value is greater than the degree of opening of the second expansion valve when the degree of superheat is less than the seventh standard value. The refrigeration cycle apparatus according to claim 7 .
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