JP6772703B2 - 冷媒回路装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1である冷媒回路装置の構成を示す回路図である。また、図2は、図1に示した冷媒回路装置のp−h線図である。この冷媒回路装置は、二段圧縮二段膨張サイクルである。
上述した実施の形態1では、制御部Cが起動後の通常状態(定常状態)で水位制御処理を行うものであったが、この実施の形態2では、気液分離器7内に液相の冷媒が存在しない状態からの起動において、起動時と起動後の通常状態とで異なる水位制御処理を行うようにしている。制御部Cは、起動時には起動液面制御モードとなり、起動後、所定時間経過した場合に通常液面制御モードとなる。
上述した実施の形態1,2では、図2に示した二段圧縮二段膨張サイクルのp−h線図を用いて乾き度xを算出していたが、本実施の形態3では、乾き度xを高段冷媒循環量GH及び低段冷媒循環量GLを用いて算出している。
1−x=GL/GH …(1)
したがって、乾き度xは、次式(2)で表される。
x=1−(GL/GH) …(2)
この結果、乾き度xは、高段冷媒循環量GH及び低段冷媒循環量GLと用いて算出することができる。
実施の形態1〜3では、気液分離器7に流入する液相冷媒量と気液分離器7の液相側出口から流出する冷媒量とが略同一になるよう設定することで、気液分離器7の水位LVを一定に制御している。一方、圧縮機の圧縮比が非常に大きくなるなど特殊な条件下で運転を行った場合は、体積効率が悪くなるため、計算の理論値と実際の値との誤差が大きくなり、水位が変動してしまう恐れがある。通常は、あらかじめ設計時に決められた気液分離器7内の水位LVで最大運転効率となるよう、冷媒回路内の冷媒充填量を決定するため、運転時は常に一定の水位を保つことが望ましい。
本実施の形態5では、気液分離器7に流入する液相冷媒量よりも気液分離器7の液相側出口から流出する冷媒量が小さくなるよう目標値xtを設定している。ここで目標値xtは、気液分離器7に流入する液相冷媒量と気液分離器7の液相側出口から流出する冷媒量との差分が極力小さくなるように設定することが望ましい。そして、図7に示すように、中間配管9には、気液分離器7の気相側出口から導入された中間圧冷媒RM1を加熱する加熱部8を設けている。加熱部8は、気液分離器7の気相側出口から流出した気液二相冷媒を気相冷媒に変換する。加熱部8は例えば熱交換器を用いることができ、熱源として凝縮器から吐出された高圧冷媒や外部熱源を利用することができる。
図8は、本発明の実施の形態6である冷媒回路装置の構成を示す回路図である。図8に示すように、本実施の形態6では、高段圧縮機2から気液分離器7までの間に設けられて高段圧縮機2の吐出口から吐出される高段冷媒循環量GHを検出する高段側流量検出部F11と、気液分離器7の液相側出口から低段圧縮機1までの間に設けられて低段圧縮機1の吸入口に吸入される低段冷媒循環量GLを検出する低段側流量検出部F12とを有する。
2 高段圧縮機
3 凝縮器
5 高段膨張弁
7 気液分離器
8 加熱部
9 中間配管
10 低段膨張弁
12 蒸発器
21 インバータ
C 制御部
F11 高段側流量検出部
F12 低段側流量検出部
GH 高段冷媒循環量
GL 低段冷媒循環量
GM 冷媒循環量
LT 等温線
LV 水位
P1〜P7 点
P11 高圧圧力検出部
P12 中間圧冷媒状態検出部
P21 高段吸入圧力検出部
P22 低段吸入圧力検出部
PD 乾き飽和気線
PP1、PP2 交点
PW 飽和液線
RH 高圧冷媒
RL 低圧冷媒
RM、RM1,RM2 中間圧冷媒
T11 温度検出部
T21 高段吸入温度検出部
T22 低段吸入温度検出部
x 乾き度
xt,xt1,xt2 目標値
Claims (10)
- 低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から導入された低圧冷媒を中間圧に圧縮する低段圧縮機と、前記低段圧縮機で圧縮された中間圧冷媒を高圧に圧縮する高段圧縮機と、前記高段圧縮機で圧縮された高圧冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された高圧冷媒を減圧膨張して前記中間圧にする高段膨張弁と、前記高段膨張弁から導入された中間圧冷媒を気液分離する気液分離器と、前記気液分離器の気相側出口から導入された中間圧冷媒を前記低段圧縮機の吐出口と前記高段圧縮機の吸入口との間に導入する中間配管と、前記気液分離器の液相側出口から導入された中間圧冷媒を減圧膨張して低圧にして前記蒸発器に導出する低段膨張弁と、を備えた冷媒回路装置であって、
前記気液分離器に導入される冷媒の乾き度が目標値以上の場合に前記低段圧縮機の回転数を減少させ、前記冷媒の乾き度が目標値未満の場合に前記低段圧縮機の回転数を増加させる制御を行う制御部を備えたことを特徴とする冷媒回路装置。 - 前記凝縮器と前記高段膨張弁との間の高圧冷媒の温度を検出する温度検出部と、
前記凝縮器と前記高段膨張弁との間の高圧冷媒の圧力を検出する高圧圧力検出部と、
前記高段膨張弁と前記気液分離器との間の中間圧冷媒または前記中間配管内の中間圧冷媒の圧力または温度を検出する中間圧冷媒状態検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記高圧冷媒の温度及び圧力と前記中間圧冷媒の圧力または温度とをもとに、前記気液分離器に導入される冷媒の乾き度を算出することを特徴とする請求項1に記載の冷媒回路装置。 - 前記制御部は、
前記高段圧縮機に吸入される高段冷媒循環量と、前記低段圧縮機に吸入される低段冷媒循環量とから前記乾き度を求めることを特徴とする請求項1に記載の冷媒回路装置。 - 前記高段圧縮機の吸入側の冷媒の温度を検出する高段吸入温度検出部と、
前記高段圧縮機の吸入側の冷媒の圧力を検出する高段吸入圧力検出部と、
を備え、
前記制御部は、
前記高段吸入温度検出部が検出した温度、前記高段吸入圧力検出部が検出した圧力、及び前記高段圧縮機の回転数から前記高段冷媒循環量を算出することを特徴とする請求項3に記載の冷媒回路装置。 - 前記高段圧縮機と前記気液分離器との間に高段側流量検出部を備え、前記高段冷媒循環量を検出することを特徴とする請求項3に記載の冷媒回路装置。
- 前記低段圧縮機の吸入側の冷媒の温度を検出する低段吸入温度検出部と、
前記低段圧縮機の吸入側の冷媒の圧力を検出する低段吸入圧力検出部と、
を備え、
前記制御部は、
前記低段吸入温度検出部が検出した温度および前記低段吸入圧力検出部が検出した圧力、及び前記低段圧縮機の回転数から前記低段冷媒循環量を算出することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の冷媒回路装置。 - 前記気液分離器の液相側出口と前記低段圧縮機との間に低段側流量検出部を備え、前記低段冷媒循環量を検出することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の冷媒回路装置。
- 前記制御部は、起動液面制御モードと通常液面制御モードとを持ち、
前記制御部は、前記起動液面制御モードとして、前記冷媒の乾き度が第1の目標値以上の場合に前記低段圧縮機の回転数を減少させ、前記冷媒の乾き度が該第1の目標値未満の場合に前記低段圧縮機の回転数を増加させ、
前記制御部は、前記通常液面制御モードとして、前記冷媒の乾き度が第2の目標値以上の場合に前記低段圧縮機の回転数を減少させ、前記冷媒の乾き度が該第2の目標値未満の場合に前記低段圧縮機の回転数を増加させ、
前記第1の目標値は、前記第2の目標値よりも小さく設定されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の冷媒回路装置。 - 前記制御部は、前記冷媒回路装置の起動時に前記起動液面制御モードとなり、前記冷媒回路装置の起動後、所定時間が経過した場合に前記通常液面制御モードに移行することを特徴とする請求項8に記載の冷媒回路装置。
- 前記目標値は、前記気液分離器に流入する液相冷媒量よりも前記気液分離器の液相側出口から流出する冷媒量が小さくなるよう設定され、前記中間配管には、前記気液分離器の気相側出口から導入された中間圧の冷媒を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の冷媒回路装置。
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