JPH0210062A

JPH0210062A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JPH0210062A
Application number: JP16133888A
Authority: JP
Inventors: Satomi Fukazawa; 深沢　里美
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1990-01-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、インジェクション回路をもつ２段圧縮の冷
凍サイクルで構成される冷凍サイクル装置に関する。

（従来の技術）空気調和装置（冷凍サイクル装置）では、２段圧縮サイ
クルを用いて冷凍サイクル回路を構成したものが提案さ
れている。

具体的には、従来、第８図に示されるように圧縮機１に
は、例えば１つの密閉ケース１ａ内に、ロータリ式の圧
縮機構で構成される低段側圧縮機部２と、それと連絡流
路３を介して直列に連通ずる同じ構成の高段側圧縮機部
４とを内蔵した２段圧縮のロータリコンプレッサーが用
いられる。そして、この圧縮機］に凝縮器６．第１のキ
ャピラリーチューブ７（第１の減圧装置に相当）　気液
分離器８．第２のキャピラリーチューブ９（第２の減圧
装置に相当）および蒸発器１０を順次接続して、冷凍サ
イクルを構成している。

また近時では、第８図で示されるように気液分離器８の
ガス出口１１と連絡流路３との間に、ガス冷媒を高段側
圧縮機部４の吸込部に送るインジェクション路１２をバ
イパス接続して、冷凍サイクルの効率を上げることか行
なわれている。

（発明か解決しようとする課題）ところが、こうしたインジェクション回路をもつ２段圧
縮サイクルによると、側圧縮機部３゜４間に、気液分離
器８で分離された飽和ガスをインジェクションするが、
インジェクションしても、その飽和ガスが低段側圧縮機
部２から吐出されたガスと混合して高段側圧縮機部４に
吸込まれてしまうために、吐出温度が高い。このため、
吐出系の熱ロスが大きく、室内側の暖房能力が減少し、
充分な暖房能力が得られない。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、吐出系の熱ロスを充分に低減
できる冷凍サイクル装置を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために、請求項１の冷凍サイクル装
置においては、凝縮器の出口側に、液冷媒の一部をイン
ジェクション路に導く液冷媒導入路を設ける。

また請求項２の冷凍サイクル装置においては、収容容器
の上部に端部開口を下方向に向けてインジェクション路
を構成する管体の端部を接続し、かつ収容容器の下部に
少なくとも第１の減圧装置とつながる管体の端部を当該
端部開口を上方向に向けて接続して、液冷媒の一部をイ
ンジェクション路に導く気液分離器を構成する。

（作用）請求項１の冷凍サイクル装置においては、凝縮器から出
た低温の液冷媒の一部か、液冷媒導入路およびインジェ
クション路を通じて高段側圧縮機部の吸込側に送られ、
吸込温度を下げていく。

また請求項２の冷凍サイクル装置においては、第１の減
圧装置を通じて気液分離器に流れ込む液冷媒が、インジ
ェクション路の端部開口側に向って吹き上げられていく
。そして、この吹き上げにより、インジェクション路に
ガス冷媒と一緒に液冷媒が流れ、高段側圧縮機部の吸込
側へ液冷媒を送り、吸込温度を下げていく。

（実施例）以下、この発明を第１図および第２図に示す第１の実施
例にもとづいて説明する。但し、図面において、先の「
従来の技術」の項で述べた部品と同じものには同一符号
を附してその説明を省略し、この項では要部となる異な
る部位について説明することにする。

すなわち、本実施例は液ライン回路２ｏを設けた点で異
なっている。詳しくは、液ライン回路２０は、凝縮器６
の出口側と、インジェクション路１２のガス入口側の部
分との間に、キャピラリチューブよりなる補助減圧装置
２１が介装された液冷媒導入路２２をバイパス接続した
構造となっている。そして、これにより、インジェクシ
ョン路１２に凝縮器６から出た液冷媒の一部も流ずこと
ができるようにしている。

つぎに、このように構成された空気調和装置（冷凍サイ
クル装置）の作用について説明する。

まず、図示しない操作部を操作する。すると、図示しな
い電動機部が励磁され、低段側圧縮機部２および高段側
圧縮機部４が駆動されていく。これにより、低段側圧縮
機部２の吸込管２ａがら吸込まれた冷媒は、低段側圧縮
機部２で圧縮された後、再び高段側圧縮機部４で圧縮（
２段圧縮）されていく。そして、高段側圧縮機部４の吐
出管４ａから吐出された圧縮冷媒は、凝縮器６で凝縮さ
れ、第１のキャピラリーチューブ７で減圧された後、気
液分離器８に至り、ガスと液体とに分離されていく。こ
の分離された液冷媒は、第２のキャピラリーチューブ９
で減圧された後、蒸発器１０へ供給され、蒸発していく
。また気液分離器８で分離された飽和ガスは、インジェ
クション路１２を通じて高段側圧縮機部４に供給されて
いく（インジェクション）。

ここで、圧縮機１の吐出温度か高くなることが懸念され
る。

しかし、この発明によると、この冷凍サイクル運転中、
液冷媒導入路２２からは、凝縮器６で凝縮した液冷媒の
一部かインジェクション路１２へ導入している。そして
、この液冷媒が、先の気液分離器８からのガス冷媒と共
に高段側圧縮機部４に吸込まれていき、高段側圧縮機部
４の吸込温度を低下させていく。モリエル線図で示せば
、第２図のように従来のサイクル（破線で図示）で、か
なり高かった高段側圧縮機部４の吸込温度Ｔａ４、液冷
媒を流すことにより、この発明のサイクル（実線）で示
す吸込温度ＴＡまで下がる。

それ故、第２図のモリエリ線図で示すように高段側圧縮
機部４の吐出温度を、破線で示す従来のｒＴｂＪから、
実線で示すこの発明の「Ｔ８」まで下げることができる
。

したがって、吐出系の熱ロスを低減できる。特に、これ
は暖房運転を行なう場合、その熱ロス分、暖房能力が増
加する利点をもた−らす。

一方、第３図は、この発明の第２の実施例を示す。本実
施例は、第１の実施例で示した冷凍サイクル回路中の補
助減圧装置に、開度調整可能な弁、例えば電動式膨張弁
２５を採用し、この電動式膨張弁２５の開度を圧縮機１
の吐出の過熱度に応じて制御した点で異なっている。な
お、第２のキャピラリーチューブ９に代えて、温度式膨
張弁３１を採用することも行なわれている。

具体的には、制御構造には高段側圧縮機部４の吐出側に
、温度センサー２６および圧力センサ２７を設け、これ
らセンサー２６．２７を制御部２８（マイクロコンピュ
ータおよびその周辺回路からなるもの）に接続した構成
が用いられている（過熱度を検出する手段）。また制御
部２８は、圧力センサー２６から出力される圧力を飽和
状態の温度に換算し、その換算した温度と温度センサ２
６から出力された温度との差を算出するようにしている
。そして、この算出された差に応じて電動式膨張弁２５
の絞り量を制御して、常に過熱度が一定となるようにし
ている。

しかして、こうした空気調和装置は、運転中、温度セン
サー２６で高段側圧縮機部４の吐出側の冷媒温度を検出
し、圧力センサー２７で冷媒圧力を検出する。そして、
制御部２８では、入力される検知圧力を飽和状態の温度
に換算し、それと同じく入力される検知温度との差Δｔ
１を算出していく。つまり、圧縮機１の吐出の過熱度を
検出していく。そして、その過熱度Δｔ、が、常に規定
値へＴ１となるように電動式膨張弁２５の開度を制御し
ていく。

詳しくは、第４図に示されるモリエル線図の破線部分に
示すように、運転条件の変化に応して冷凍サイクルの状
態が変化して、「Δｔｌ＞ΔＴＩＪになると、インジェ
クション路１２に流れる液冷媒の量が全くない（又は少
ない）状態となり、吐出温度が高く熱ロスが大きくなる
。しかし、過熱度一定制御から、電動式膨張弁２５の開
度を開き、液冷媒をインジェクション回路１２に流し、
吐出温度を下げていく。

逆に「Δ１．＜ΔＴ１」になると、インジェクション路
１２を流れる液冷媒量が多すぎるため、直接、多量の液
冷媒を高段側圧縮機部４が吸込んで、冷凍サイクルが不
安定になる。しかし、過熱度一定制御から、電動式膨張
弁２５の開度を閉じ、熱ロス低下を損わない範囲で、液
冷媒の量を減少させていく。

しかるに、たとえ運転される条件（例えば外気温等）の
変化に応じて冷凍サイクルの状態が変化しても、常に適
量な液冷媒を液冷媒導入路２２に流すことができ、運転
条件にかかわらず、常に２最圧縮サイクルの安定した運
転を得ることができる。

むろん、こうした液冷媒の流量制御は、第５図に示すモ
リエル線図のように圧縮機１の吐出側の温度のみの制御
（吐出温度一定制御）で行なっても、同様な効果をもた
らす。すなわち、温度センサー２６で検出された吐出温
度ｔ２が規定値Ｔ２よりも高い場合（ｔ２〉Ｔ２）は、
電動式膨張弁２５の開度を開き、検出された吐出温度ｔ
２が規定値Ｔ２よりも低い場合（ｔ２くＴ２）は、電動
式膨張弁２５を閉じるようにしている。

他方、第６図および第７図はこの発明の第３の実施例（
請求項２に記載した発明を適用した実施例）を示す。先
の第１の実施例とは、冷凍サイクル回路中の第１のキャ
ピラリーチューブ７の代わりに開度調整可能な弁、例え
ば電動式膨張弁３０を設けて、この電動式膨張弁３０の
開度を、上記第２の実施例と同じく温度センサー２６．
圧力センサー２７および制御部２８を用いて、過熱度−
定制御した点。および該過熱度一定制御で適正な流量と
なった液冷媒をインジェクション路１２に流す気液分離
器８を採用した点で異なっている。

ここで、二つの異なる点のうち、前者の電動式膨張弁３
０による液冷媒の流量制御については、先の述べた第２
の実施例と同じなので、その説明を省略し、要部となる
後者の気液分離器８について第７図を参照して説明する
ことにする。

すなわち、３２は例えば円筒状の密閉容器で構成された
収容容器、３３はインジェクション路１２を構成するバ
イパス管、３４は温度式膨張弁３］につながる第１の冷
媒管、３５は電動式膨張弁３０につながる第２の冷媒管
である。そして、収容容器３２の上部壁中央に、下向き
となるようにバイパス管３３の端部が貫通して接続され
ている。また収容容器３２の下部壁には、例えばバイパ
ス管３３を挾む両側の位置に、上記第１の冷媒管３４お
よび第２の冷媒管３５の気液分離器８側の端部が、それ
ぞれ上向きに貫通接続され、気液分離器８内に入る液冷
媒を上方へ吹き上げることができるようにしている。そ
して、この第２の冷媒管３５の立上かり高さｈは、吹き
上がる液冷媒か上方のバイパス管３３から吸込まれやす
くした高さ寸法に設定されていて、気液分離器８内にお
いて吹き上がる液冷媒の一部を、分離したガス冷媒と共
にインジェクション路１２へ流すことができる構造にし
ている。なお、第１の冷媒管３４の高さは第２の冷媒管
３５の高さ寸法と同じである。

但し、３６は第１の冷媒管３４と第２の冷媒管３５との
間を仕切るように収容容器３２の内底面から立設された
遮断板である。

しかして、こうした空気調和装置は、運転中、加熱度一
定制御で適正な流量となるよう電動式膨張弁３０で減圧
された液冷媒が、気液分離器８内に吹き上げられていく
。この液冷媒の一部が、分離されたガス冷媒と混ってイ
ンジェクション路１２に流れていく。そして、この液冷
媒が、高段側圧縮機４に吸込まれていき、吸込温度を低
下させていく。

したかって、第１の実施例と同様、圧縮機１の吐出温度
を低減させることかでき、吐出系の熱口スを低減できる
。しかも、インジェクション路１２に流れ込む液冷媒の
量は、運転条件の変化に応じて適量に制御されているの
で、第２の実施例と同様、運転条件にかかわらず、常に
安定した２段圧縮サイクルの運転を得ることができる。

むろん、加熱一定制御でなく、第２の実施例で述べた吐
出温度一定制御でも、同様な効果を奏する。

なお、上述した実施例では四方弁が無い冷凍サイクルを
例に挙げたが、四方弁が接続されるヒトポンプ式の冷凍
サイクル回路にも適用できることはいうまでもない。ま
た上述した実施例では、空気調和装置にこの発明を適用
した例を挙げたが、それ以外の冷凍サイクル回路をもつ
冷凍サイクル装置に適用してもよい。

また、上述した実施例は、いずれも連絡流路を通じて液
冷媒を間接的に高段側圧縮機部に吸込ませるようにした
が、高段側圧縮機部のシリンダにインジェクション路を
接続して、直接、液冷媒を高段側圧縮機部に吸込ませる
ようにしてもよい。

［発明の効果コ以上説明したように請求項１および請求項２に記載した
冷凍サイクル装置によれば、高段側圧縮機部に液冷媒が
吸込まれることによって、高段側圧縮機部の吸込温度を
下げることができる。

したかって、圧縮機の吐出温度を低減して、吐出系の熱
ロスを充分に低減することができ、暖房効率の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の要部の冷凍サイクル
回路を示す構成図、第２図はそのモリエル線図、第３図
はこの発明の第２の実施例の要部の冷凍サイクル回路を
示す構成図、第４図はその加熱度一定制御による冷凍サ
イクル運転を示すモリエル線図、第５図は異なる吐出温
度一定制御による冷凍サイクル外運転を示すモリエル線
図、第６図はこの発明の第３の実施例の要部の冷凍サイ
クル回路を示す構成図、第７図はその気液分離器の構造
示す断面図、第８図は従来の冷凍サイクル装置を示す構
成図である。］５１・・・圧縮機、２・・・低段側圧縮機部、４・・・高
段側圧縮機部、６・・・凝縮器、７・・・第１のキャピ
ラリチューブ（第１の減圧装置）、８・・・気液分離器
、９・・・第２のキャピラリーチューブ（第２の減圧装
置）、１０・・・蒸発器、１２・・・インジェクション
路、２１・・・補助減圧装置、２２・・・液冷媒導入路
、２６・・温度センサー　２７・・・圧力センサー　２
８・・・制御部、３２・・・収容容器、３３・・・バイ
パス管（インジェクション路を構成する管体）、３４・
・・第１の冷媒管（第２の減圧装置とつながる管体）、
３５・・・第２の冷媒管（第１の減圧装置とつながる管
体）。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦一雫やα −呉やα 一項やα

Claims

【特許請求の範囲】

　１．低段側圧縮機部およびその低段側圧縮機部と直列
に連通する高段側圧縮機部を有して構成される圧縮機に
、少なくとも凝縮器，第１の減圧装置，気液分離器，第
２の減圧装置および蒸発器を接続して冷凍サイクルを構
成し、かつ前記気液分離器のガス出口部と前記高段側圧
縮機部の吸込側との間にインジェクション路を接続して
なる冷凍サイクル装置において、前記凝縮器の出口側に
、液冷媒の一部を前記インジェクション路に導く液冷媒
導入路を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
　２．低段側圧縮機部およびその低段側圧縮機部と直列
に連通する高段側圧縮機部を有して構成される圧縮機に
、少なくとも凝縮器，第１の減圧装置，気液分離器，第
２の減圧装置および蒸発器を接続して冷凍サイクルを構
成し、かつ前記気液分離器のガス出口部と前記高段側圧
縮機部の吸込側との間にインジェクション路を接続して
なる冷凍サイクル装置において、前記気液分離器は、収
容容器の上部に端部開口を下方向に向けて前記インジェ
クション路を構成する管体の端部を接続し、収容容器の
下部にそれぞれ前記第１の減圧装置とつながる管体およ
び前記第２の減圧装置とつながる管体を接続し、かつ少
なくとも第１の減圧装置とつながる管体の端部を当該端
部開口を上方向に向けて接続してなることを特徴とする
冷凍サイクル装置。