JPH11153363A - インジェクション機能を有する冷凍サイクルの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インジェクションする冷媒量や冷媒状態を運
転状態に応じて制御でき、また、除霜運転時間を短縮す
るとともに、除霜運転終了後の暖房運転立ち上がり性能
を高めることのできるインジェクション機能を有する冷
凍サイクルの制御装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機、凝縮器、第一の減圧装置、気液
分離器、第二の減圧装置、蒸発器を配管によってそれぞ
れ順に環状に接続し、前記気液分離器と前記圧縮機とを
ガスインジェクション用配管で接続した冷凍サイクル装
置において、前記第一の減圧装置及び前記第二の減圧装
置を弁開度可変の減圧装置とし、前記第一の減圧装置及
び前記第二の減圧装置の弁開度を冷凍サイクルの運転状
態に応じて変更するインジェクション機能を有する冷凍
サイクルの制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気液分離器を備
え、この気液分離器で分離した後のガス成分を、運転状
態に応じて、圧縮機にインジェクションするようにした
冷凍サイクル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からインジェクションを行うことに
より、圧縮機の入力を増加させることが行われており、
例えば特開平５ー６０４０２号公報には、除霜運転中に
インジェクションを行う冷凍サイクル装置が示されてい
る。同公報に記載の技術は、蒸発器の除霜を高圧ガス冷
媒にて行う場合に、インジェクションを行うための冷媒
が不足することを防止し、液インジェクションを安定し
て行い、圧縮機の冷却を確実に行うことを目的になされ
たものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、インジェクシ
ョンを行うことは、圧縮機の入力を高める一方で、圧縮
機の温度を低下させるため、除霜運転時に、圧縮機の吐
出温度が必要以上に低下してしまうと、暖房運転の立ち
上がり性能が低下してしまうという課題を有してしま
う。

【０００４】そこで本発明は、インジェクションする冷
媒量や冷媒状態を運転状態に応じて制御できるインジェ
クション機能を有する冷凍サイクルの制御装置を提供す
ることを目的とする。また本発明は、除霜運転時間を短
縮するとともに、除霜運転終了後の暖房運転立ち上がり
性能を高めることのできるインジェクション機能を有す
る冷凍サイクルの制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
インジェクション機能を有する冷凍サイクルの制御装置
は、圧縮機、凝縮器、第一の減圧装置、気液分離器、第
二の減圧装置、蒸発器を配管によってそれぞれ順に環状
に接続し、前記気液分離器と前記圧縮機とをガスインジ
ェクション用配管で接続した冷凍サイクル装置におい
て、前記第一の減圧装置及び前記第二の減圧装置を弁開
度可変の減圧装置とし、前記第一の減圧装置及び前記第
二の減圧装置の弁開度を冷凍サイクルの運転状態に応じ
て変更することを特徴とする。本発明の請求項２記載の
インジェクション機能を有する冷凍サイクルの制御装置
は、請求項１に記載のインジェクション機能を有する冷
凍サイクルの制御装置において、除霜運転時に、前記第
一の減圧装置の弁開度を７３％以上に開いてガスインジ
ェクションを行うことを特徴とする。本発明の請求項３
記載のインジェクション機能を有する冷凍サイクルの制
御装置は、請求項２に記載のインジェクション機能を有
する冷凍サイクルの制御装置において、除霜運転時に、
前記第二の減圧装置の弁開度を７３％以下に絞ってガス
インジェクションを行うことを特徴とする。本発明の請
求項４記載のインジェクション機能を有する冷凍サイク
ルの制御装置は、請求項１に記載のインジェクション機
能を有する冷凍サイクルの制御装置において、除霜運転
を終了した後、暖房運転再開後の所定時間は前記第二の
減圧装置の弁開度を７３％以下に絞ってガスインジェク
ションを行い、その後前記第二の減圧装置の弁開度を前
記所定時間内の弁開度よりも開いてガスインジェクショ
ンを行うことを特徴とする。本発明の請求項５記載のイ
ンジェクション機能を有する冷凍サイクルの制御装置
は、請求項２に記載のインジェクション機能を有する冷
凍サイクルの制御装置において、除霜運転終了前の所定
時間、前記第一の減圧装置の弁開度を７３％以下に絞っ
てガスインジェクションを行うことを特徴とする。本発
明の請求項６記載のインジェクション機能を有する冷凍
サイクルの制御装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、気
液分離器、蒸発器を配管によって環状に接続し、前記気
液分離器と前記圧縮機とをガスインジェクション用配管
で接続した冷凍サイクル装置において、除霜運転終了後
の暖房運転時、圧縮機の吐出温度が所定値以上になった
ときにガスインジェクションを行うことを特徴とする。
本発明の請求項７記載のインジェクション機能を有する
冷凍サイクルの制御装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装
置、気液分離器、蒸発器を配管によって環状に接続し、
前記気液分離器と前記圧縮機とをガスインジェクション
用配管で接続した冷凍サイクル装置において、除霜運転
終了後の暖房運転時、暖房運転再開からの所定時間経過
後にガスインジェクションを行うことを特徴とする。本
発明の請求項８記載のインジェクション機能を有する冷
凍サイクルの制御装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、
気液分離器、蒸発器を配管によって環状に接続し、前記
気液分離器と前記圧縮機とをガスインジェクション用配
管で接続した冷凍サイクル装置において、除霜運転終了
前の所定時間、ガスインジェクションを行わないことを
特徴とする。本発明の請求項９記載のインジェクション
機能を有する冷凍サイクルの制御装置は、請求項１から
請求項８のいずれかに記載のインジェクション機能を有
する冷凍サイクルの制御装置において、冷媒としてＲ４
１０Ａを用いたことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態は、第
一の減圧装置及び第二の減圧装置を弁開度可変の減圧装
置とし、これらの減圧装置の弁開度を冷凍サイクルの運
転状態に応じて変更するものである。この実施の形態に
よれば、気液分離器の前後に配置したそれぞれの減圧装
置の弁開度を制御することで、気液分離器内に貯留され
る冷媒状態やガスインジェクション用配管を流れる冷媒
量を制御することができる。従って、運転状態に応じて
インジェクションする冷媒量や、冷媒の状態を制御でき
るため、除霜運転時間を短縮したり、除霜運転を終了し
た後の暖房運転の立ち上がり性能を高めたりすることが
できる。

【０００７】本発明の第２の実施の形態は、第１の実施
形態において、除霜運転時に、第一の減圧装置の弁開度
を７３％以上に開いてガスインジェクションを行うもの
である。この実施の形態によれば、インジェクションの
量を増加させることができるので、圧縮機の入力を高め
ることができる。従って、除霜運転時間を短縮すること
ができ、省エネを実現することができる。

【０００８】本発明の第３の実施の形態は、第２の実施
形態において、除霜運転時に、第二の減圧装置の弁開度
を７３％以下に絞るものである。この実施の形態によれ
ば、気液分離器内に貯留する冷媒量が増加するため、イ
ンジェクションされる冷媒は、液リッチの冷媒となる。
従って、圧縮機の入力を増加させることができ、除霜運
転時間を短縮することができる。

【０００９】本発明の第４の実施の形態は、第１の実施
形態において、除霜運転を終了した後、暖房運転再開後
の所定時間は第二の減圧装置の弁開度を７３％以下に絞
ってガスインジェクションを行い、その後第二の減圧装
置の弁開度を所定時間内の弁開度よりも開いてガスイン
ジェクションを行うものである。この実施の形態によれ
ば、暖房運転再開後の所定時間は、インジェクション量
を少なくすることができる。従って、圧縮機内の大幅な
温度低下を防ぐとともに、蒸発器のエンタルピを増加さ
せることができ、暖房性能の向上を図ることができる。

【００１０】本発明の第５の実施の形態は、第１の実施
形態において、除霜運転終了前の所定時間、第一の減圧
装置の弁開度を７３％以下に絞ってガスインジェクショ
ンを行うものである。この実施の形態によれば、除霜運
転終了前の所定時間、インジェクション量を減少させる
ので、除霜運転終了時点での圧縮機内の大幅な温度低下
を防止することができる。従って、暖房運転再開後の立
ち上がり特性を高めることができる。なお、除霜運転終
了前にインジェクション量を減少させても除霜運転時間
に大きな影響を与えることはない。すなわち、通常除霜
運転は、室外熱交換器である蒸発器の着霜を完全に除去
するまで行う。一部に霜が残った状態では、暖房運転復
帰後の霜の成長が早いために除霜運転の間隔が短くなっ
てしまうためである。しかし、この部分的に残った霜
は、既に蒸発器に与えられている熱の着霜部分への伝導
によって十分除去が可能である反面、着霜部分への熱伝
導が行われない限り、十分な除去は行えない。従って、
圧縮機能力を高めたとしても熱伝導のための所定時間は
必ず必要となり、導入する高温ガス量を増加させても部
分的に残った霜の除去時間を大きく短縮することはでき
ないためである。

【００１１】本発明の第６の実施の形態は、除霜運転終
了後の暖房運転時、圧縮機の吐出温度が所定値以上にな
ったときにガスインジェクションを行うものである。こ
の実施の形態によれば、圧縮機の吐出温度が低いときに
は、ガスインジェクションを行わないため、圧縮機内の
温度上昇を早くすることができ、暖房運転再開後の立ち
上がり性能を向上させることができる。

【００１２】本発明の第７の実施の形態は、除霜運転終
了後の暖房運転時、暖房運転再開からの所定時間経過後
にガスインジェクションを行うものである。この実施の
形態も第６の実施の形態と同様の作用により、暖房運転
再開後の立ち上がり性能を向上させることができる。な
お、この実施の形態によれば、圧縮機の吐出温度を検知
することなく制御するため、簡便に行うことができる。

【００１３】本発明の第８の実施の形態は、除霜運転終
了前の所定時間、ガスインジェクションを行わないもの
である。この実施の形態によれば、除霜運転終了前の所
定時間、インジェクションを行わないので、除霜運転終
了時点での圧縮機内の大幅な温度低下を防止することが
できる。従って、暖房運転再開後の立ち上がり特性を高
めることができる。なお、除霜運転終了前にインジェク
ションを行わなくても除霜運転時間に大きな影響を与え
ることはないことは、上記第５の実施の形態で説明した
通りであり、圧縮機能力を高めたとしても熱伝導のため
の所定時間は必ず必要となり、導入する高温ガス量を増
加させても部分的に残った霜の除去時間を大きく短縮す
ることはできないためである。

【００１４】本発明の第９の実施の形態は、上記各実施
の形態において、冷媒としてＲ４１０Ａを用いたもので
ある。Ｒ４１０Ａは、例えば現在一般に用いられている
Ｒ２２冷媒と比較すると圧力損失は小さい。従って、冷
媒として、Ｒ４１０Ａを用いることによって、減圧装置
をさらに絞ることができ、冷凍能力を高めることができ
る。また第一の減圧装置をさらに絞ることによって、蒸
発器のエンタルピを増加することができる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例について図面に基づいて
説明する。図１は本発明の一実施例における冷凍サイク
ル図、図２は同実施例に用いる減圧装置の流量特性図で
ある。図１に示すように、冷凍サイクルは、圧縮機１、
四方弁２、室外熱交換器３、第一の減圧装置４、気液分
離器５、第二の減圧装置６、室内熱交換器７を配管によ
ってそれぞれ順に環状に接続している。また、気液分離
器５と圧縮機１とをガスインジェクション用配管８で接
続している。また、ガスインジェクション用配管８に
は、インジェクションのオン・オフを行うための開閉弁
９が設けられている。同冷凍サイクルは、四方弁２の切
り換えによって冷房・暖房・除霜運転を行う。そして、
冷房又は除霜運転時には、室外熱交換器３は凝縮器とし
て、室内熱交換器７は蒸発器として使用される。また、
暖房運転時には、室外熱交換器３は蒸発器として、室内
熱交換器７は凝縮器として使用される。

【００１６】ここで、第一の減圧装置４及び第二の減圧
装置６は、弁開度可変の減圧装置を用いている。これら
第一の減圧装置４及び第二の減圧装置６の流量特性を図
２に示す。同図に示すように、弁は０パルスで閉状態と
なり、５００パルスで全開状態となる。なお全開状態で
は絞り量は０である。３５０パルス（７３％の弁開度）
を越えると、冷媒は流れやすくなり流量は増加する。す
なわち減圧作用は低下する。

【００１７】次に、図１をもとに運転状態に応じた制御
方法及びその時の冷媒の流れについて説明する。同図の
配管接続状態、及び矢印の冷媒流れは、冷房又は除霜運
転時を示している。まず、通常の冷房又は除霜運転時に
は、図示のように、圧縮機１から吐出された冷媒は、室
外熱交換器３、第一の減圧装置４、気液分離器５、第二
の減圧装置６、室内熱交換器７を経由して圧縮機１に戻
される。この時、開閉弁９を開くことにより、気液分離
器５で分離されたガス冷媒は、ガスインジェクション用
配管８を通って圧縮機１に導入される。ここで、第一の
減圧装置４の弁開度を大きくすると気液分離器５に導入
される冷媒量は増加するために、ガスインジェクション
用配管８を流れる冷媒量は増加する。逆に第一の減圧装
置４の弁開度を小さくすると気液分離器５に導入される
冷媒量は減少するために、ガスインジェクション用配管
８を流れる冷媒量は減少する。また、第二の減圧装置６
の弁開度を小さくすると気液分離器５に貯留される冷媒
量が増加するために、ガスインジェクション用配管８を
流れる冷媒は液リッチの冷媒となる。逆に第二の減圧装
置６の弁開度を大きくすると気液分離器５に貯留される
冷媒量が減少するために、ガスインジェクション用配管
８を流れる冷媒はガスリッチの冷媒となる。

【００１８】次に、暖房運転時の冷媒の流れについて説
明する。この時、四方弁２と気液分離器５での接続は点
線で示すように切り換えられる。従って、圧縮機１から
吐出された冷媒は、室内熱交換器７、第二の減圧装置
６、気液分離器５、第一の減圧装置４、室外熱交換器３
を経由して圧縮機１に戻される。この時、開閉弁９を開
くことにより、気液分離器５で分離されたガス冷媒は、
ガスインジェクション用配管８を通って圧縮機１に導入
される。

【００１９】ここで、上記のような暖房運転の状態か
ら、除霜運転に切り換えた場合について説明する。四方
弁２及び気液分離器５の接続は、実線で示す状態に切り
換えられる。この時、開閉弁９は開としてガスインジェ
クションを行う。また第一の減圧装置４の弁開度を全開
とする。このように第一の減圧装置４の弁開度を全開と
することによって、除霜運転時の圧縮機入力を増加させ
ることができる。また、第二の減圧装置６の弁開度を絞
ることによって前述の通り液リッチの冷媒をインジェク
ションすることができるのでさらに圧縮機入力を増加さ
せることができる。このようにして除霜運転時間を短縮
することができる。なお、第一の減圧装置４は、必ずし
も全開である必要はなく、図２の流量特性から、全開に
対して７３％以上の弁開度が好ましい。また第二の減圧
装置６については７３％以下に絞るものとすれば絞り効
果が高く好ましい。

【００２０】上記の状態で除霜運転を行うが、除霜運転
終了前に開閉弁９を閉としてインジェクションをオフと
する。このインジェクションオフから除霜運転終了まで
の所定時間は約１５秒から３０秒程度である。このよう
に、除霜運転終了前の所定時間、インジェクションを行
わないことで、除霜運転終了時点での圧縮機内の大幅な
温度低下を防止することができる。従って、暖房運転再
開後の立ち上がり特性を高めることができる。なお、除
霜運転終了前にインジェクションを行わなくても除霜運
転時間に大きな影響を与えることはない。すなわち、除
霜運転は、一部に霜が残った状態では、暖房運転復帰後
の霜の成長が早いために除霜運転の間隔が短くなってし
まうため、室外熱交換器である蒸発器の着霜を完全に除
去するまで行う。しかし、この部分的に残った霜は、既
に蒸発器に与えられている熱の着霜部分への伝導によっ
て十分除去が可能である反面、着霜部分への熱伝導が行
われない限り、十分な除去は行えない。従って、圧縮機
能力を高めたとしても熱伝導のための所定時間は必ず必
要となり、導入する高温ガス量を増加させても部分的に
残った霜の除去時間を大きく短縮することはできないた
めである。上記の場合には、除霜運転終了前の所定時
間、インジェクションを行わない場合で説明したが、第
一の減圧装置の弁開度を７３％以下に絞ってガスインジ
ェクションを行うようにしてもよい。この場合にもイン
ジェクション量を減少させるので、除霜運転終了時点で
の圧縮機内の大幅な温度低下を防止することができる。

【００２１】次に、除霜運転終了後の暖房運転再開時の
運転状態について説明する。まず、前述のように四方弁
２を点線のように切り換えて暖房運転を行う。この時、
開閉弁９を閉として、インジェクションをオフとする。
そしてインジェクションをオフの状態で所定時間運転し
た後に、インジェクションをオンとする。この時の所定
時間は、約５分程度である。なお、所定時間をあらかじ
め決めた時間としてもよいが、圧縮機１の吐出温度を検
知して、吐出温度が所定値以上になったことを検知した
ときに、インジェクションをオンとするものであっても
よい。この場合には、圧縮機１の正確な状態に基づいて
制御することができるので、暖房立ち上がり性能をより
向上させることができる。なお、インジェクションを完
全にオフとする場合の他、第二の減圧装置６を７３％以
下に絞ることによってインジェクションされる冷媒量を
減少させてもよい。

【００２２】上記の冷凍サイクルに冷媒としてＲ４１０
Ａを用いるとさらに効果的である。Ｒ４１０Ａは、例え
ば現在一般に用いられているＲ２２冷媒と比較すると圧
力損失は小さい。従って、冷房・除霜運転時には第一の
減圧装置４を、暖房運転時には第二の減圧装置６をさら
に絞ることによって、蒸発器のエンタルピを増加するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明から明らかなように、本発明
は、気液分離器の前後に配置したそれぞれの減圧装置の
弁開度を制御することで、気液分離器内に貯留される冷
媒状態やガスインジェクション用配管を流れる冷媒量を
制御することができる。従って、運転状態に応じてイン
ジェクションする冷媒量や、冷媒の状態を制御できるた
め、除霜運転時間を短縮したり、除霜運転を終了した後
の暖房運転の立ち上がり性能を高めたりすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による冷凍サイクル図

【図２】同実施例による減圧装置の流量特性図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 四方弁 ３ 凝縮器 ４ 第一の減圧装置 ５ 気液分離器 ６ 第二の減圧装置 ７ 蒸発器 ８ ガスインジェクション用配管 ９ 開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 成人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、第一の減圧装置、気液
   分離器、第二の減圧装置、蒸発器を配管によってそれぞ
   れ順に環状に接続し、前記気液分離器と前記圧縮機とを
   ガスインジェクション用配管で接続した冷凍サイクル装
   置において、前記第一の減圧装置及び前記第二の減圧装
   置を弁開度可変の減圧装置とし、前記第一の減圧装置及
   び前記第二の減圧装置の弁開度を冷凍サイクルの運転状
   態に応じて変更することを特徴とするインジェクション
   機能を有する冷凍サイクルの制御装置。
2. 【請求項２】 除霜運転時に、前記第一の減圧装置の弁
   開度を７３％以上に開いてガスインジェクションを行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のインジェクション機
   能を有する冷凍サイクルの制御装置。
3. 【請求項３】 除霜運転時に、前記第二の減圧装置の弁
   開度を７３％以下に絞ってガスインジェクションを行う
   ことを特徴とする請求項２に記載のインジェクション機
   能を有する冷凍サイクルの制御装置。
4. 【請求項４】 除霜運転を終了した後、暖房運転再開後
   の所定時間は前記第二の減圧装置の弁開度を７３％以下
   に絞ってガスインジェクションを行い、その後前記第二
   の減圧装置の弁開度を前記所定時間内の弁開度よりも開
   いてガスインジェクションを行うことを特徴とする請求
   項１に記載のインジェクション機能を有する冷凍サイク
   ルの制御装置。
5. 【請求項５】 除霜運転終了前の所定時間、前記第一の
   減圧装置の弁開度を７３％以下に絞ってガスインジェク
   ションを行うことを特徴とする請求項２に記載のインジ
   ェクション機能を有する冷凍サイクルの制御装置。
6. 【請求項６】 圧縮機、凝縮器、減圧装置、気液分離
   器、蒸発器を配管によって環状に接続し、前記気液分離
   器と前記圧縮機とをガスインジェクション用配管で接続
   した冷凍サイクル装置において、除霜運転終了後の暖房
   運転時、圧縮機の吐出温度が所定値以上になったときに
   ガスインジェクションを行うことを特徴とするインジェ
   クション機能を有する冷凍サイクルの制御装置。
7. 【請求項７】 圧縮機、凝縮器、減圧装置、気液分離
   器、蒸発器を配管によって環状に接続し、前記気液分離
   器と前記圧縮機とをガスインジェクション用配管で接続
   した冷凍サイクル装置において、除霜運転終了後の暖房
   運転時、暖房運転再開からの所定時間経過後にガスイン
   ジェクションを行うことを特徴とするインジェクション
   機能を有する冷凍サイクルの制御装置。
8. 【請求項８】 圧縮機、凝縮器、減圧装置、気液分離
   器、蒸発器を配管によって環状に接続し、前記気液分離
   器と前記圧縮機とをガスインジェクション用配管で接続
   した冷凍サイクル装置において、除霜運転終了前の所定
   時間、ガスインジェクションを行わないことを特徴とす
   るインジェクション機能を有する冷凍サイクルの制御装
   置。
9. 【請求項９】 冷媒としてＲ４１０Ａを用いたことを特
   徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のイン
   ジェクション機能を有する冷凍サイクルの制御装置。