JPS60261A - 冷凍サイクル - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はパッケージ形空調機、チラーユニット、ルーム
エアコン等のガスインジェクション回路を備えた冷凍サ
イクルに関するものである。

〔発明の背景〕 一般にガスインジェクションサイクルは、凝縮器出口の
液冷媒を第１次の減圧器を介して中間圧力まで減圧して
一部をガス化し、気液分離器を介して気液を分離し、こ
のガス冷媒を圧縮機の圧縮行程中にインジェクションし
て冷房あるいは暖房能力を増加させるサイクルであるが
、従来の装置は気液分離器で分離したカス冷媒を常時圧
縮機にインジェクションしていた＼め、負荷が大きい場
合には吐出圧力、吐出温度が過肢に上昇し、運転効率が
低下すると共に圧縮機電動機部の温度上昇等によシ信租
性も低下するという問題点を有していた。このようなこ
とからインジェクション回路に開閉弁を設けて過負荷時
には遮断する方式が例えば特公昭５５−４７２９６に提
案されているが、この方式ではガスインジェクションケ
行う場合を基準として第１及び第２減圧器を設定した場
合、ガスインジェクション回路を遮断してガスインジェ
クションしないサイクルとして運転すると、ガスインジ
ェクションサイクルでの運転に比べ第１減圧器の流量が
減少するために、第２減圧器の抵抗が小さすぎて圧縮機
に液戻りが生じる運転状態となる。

このため冷体能力低下や運転効率低下をきたすばかシで
なく圧縮様の信頼性も低下する等の問題点を有していた
。さらにガスインジェクションサイクルとガスインジェ
クションしないサイクルの適正な冷媒封入量ははソ同等
でろるが上記の方式のものではガスインジェクションを
行っでいる時に気液分離器内に溜った液冷媒が、ガスイ
ンジェクション回路を遮断することによって冷房時は外
気によって駿められるので蒸発して流出してしまい、見
掛は主冷媒封入量が多い状況となり、このため余剰冷媒
を榴めるための冷媒調整用タンク等が必要となる。

また、ガスインジェクション回路に開閉弁を設けずに、
ガスインジェクションをしない運転のときは、主冷媒を
気液分離器を流すものと気液分離器をバイパスして流す
ものに分流させるようにしたものが、例えば実開昭５７
−６８４５４に開示されている。このものはガスインジ
ェクションしない場合も気液分離器内を一部の冷媒が通
過して蒸発器へ向って流れるのでめるから、余剰冷１ｓ
：を溜める機能はない。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、本発明の第１
の目的は、冷凍サイクルの負荷に応じてガスインジェク
ションサイクルとガスインジェクタ１ンしないサイクル
に切換えが可能で、しかもそれぞれ′Ｄ（＠凍ザイクル
に適したＱ線制御を行なうことのできる冷凍サイクルを
提供することにある。第２の目的は、局員荷時の吐出圧
力、吐出温度の上昇を防止すると共にガスインジェクシ
ョンしないサイクル時の圧ｍ優への液戻９を防止するこ
とにある。

〔発明の包装〕

本発明は上記目的を達成するために、気液分離器の出入
口経路にインジェクションするときは開き、しないとき
は閉じる開閉手段を設け、インジェクションしないとき
に全冷媒量を気液分離器をバイパスして流すバイパス回
路を設け、インジェクションしないときは上記気液分離
器を冷媒量調節タンクとして機能させることによシ、負
荷に応じて適宜冷媒流路を切換えることにより、それぞ
れのサイクルに通した冷媒制御を行なう。

竹に本発明の特徴とするところは、ガスインジェクショ
ンしないサイクルのときは、全冷媒量が気液分離器をバ
ランスして流れ、気液分離器は主冷媒の流れとは分離さ
れ単に冷媒ｔ　ａ＋ｑ　１！Ｉｉの為のタンクとして機
能するものである。また１冷凍サイクルは四方弁を使用
した可逆サイクルに適した回路も提共するものであり、
その為に気液分離器のバイパス回路は？！ｆ房時用の補
助減圧器と販坊時用の補助減圧器とに分割してそれぞれ
設けており、冷房時には暖房用の補助減圧器は使用せず
、また駁居時には冷房用の補助減圧器は使用しないよう
に回路を接続している。しかし、ガスインジェクション
しないときは、冷暖房両方の補助減圧器ヶ直列に冷媒ケ
流Ｍ１口させて、主回路の減圧装置とも直列に接続し、
冷凍サイクルを形成するものでめる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第１図に示す一実施例によシ詳細に説明
する。

１０は圧縮機で、吐出側は凝縮器２０に吐出配管１によ
シ接続されており、上記凝縮器２０の准ライン側は液配
管２により、キャピラリーチューブなどの第１減圧器３
０に接続されている。４０は電磁弁などの開閉手段で、
人口側を上記第１減圧器３０に配管３によシ接続し、出
口側を気液分離器５０の気相部５１に配管４により接続
している。６０は逆止弁で、人口側を配管６により上記
気液分離器５０の液相部５２に接続されておシ、出口側
は配管７によシ、キャピラリーチューブなどの第２減圧
器７０に接続されている。８０は蒸発器で、入口側を配
管８により上記第２減圧器７０に接続されており、出口
側を配管９により上記圧縮機１０の吸入側に接続してい
る。９０けガスインジェクション回路で、片方を上記気
液分Ｍ器！：ＩＯの気相部５１に接続して開口しておシ
、他方は上記圧縮機１０の圧縮室に接続して開口してい
る。１００はバイパス配管で、電磁弁１１０とキャピラ
リーチューブなどの補助減圧器１１１を直列に接続して
いる。そして、該バイパス配管の片方は上記配電３に接
続されており、他方は上記配管７に接続さ汎ている。次
にその作用を説明するまずガスインジェクション全行う
運転では、室内温展を検知するセンサーの指示によシ、
′電磁弁４０は開、′電磁弁１１０は閉となっておｐ、
気液分離器５０にて分離されたガス冷媒はガスインジェ
クション回路９０を経て圧縮機１０の圧縮行程中の圧縮
室内にインジェクションされ、その分だけ能力アップと
なる。次にインジェクションしないサイクルの運転では
、電磁弁４０は閉、Ｌ両弁１１０は開となシ、凝縮器２
０で液化された冷媒は、第１減圧器３０、補助減圧器１
１１及び第２減圧器７０にて減圧され蒸発器８０に流入
する回路となシ逆止弁Ｆｕは配管７からの逆流を防止し
、気液分離器５０を主回路から分離した状態にする。そ
して、ガスインジェクションしないサイクルでは、ガス
インジェクションするサイクルに比較して第１減圧器３
０の冷媒流量が少ないため第１減圧器３０の流体抵抗を
大きくする必要があるが、補助減圧器１１１によりｅ適
に設定されてお勺、蒸発器出口の冷媒乾き度は最適（約
１．０）に保たれる。また、最適な有効冷媒封入量は、
両サイクル共はｙ同等であるためガスインジェクション
しないサイクルの運転時にも気液分離器５０内に液冷媒
を溜める必要があるが、ガスインジェクションしないサ
イクル運転時には気液分離器５０内の圧力が第２減圧器
７０の入口圧力よりも低く、かつ電磁弁４０と逆止弁ｂ
Ｏを設けたことによシ気液分離器５０内にはガスインジ
ェクションサイクルからガスインジェクションサイクル
への切換時の冷媒が溜っており、気液分離器５０は冷媒
量調節タンクとして機能する。そして、該冷媒量調節タ
ンクは外気温の影響を受け、外気温が高いときは蒸発に
少なくな９、外気温が低いときは、逆に凝縮して多く宿
る。また、ガスインジェクション運転のときは、第１減
圧器３０では、中間圧力まで減圧して気液分離器５０内
に流入し、第２減圧器７０で所定の低圧に減圧される。

そして、ガスインジェクションしない運転のときは、第
１減圧器３０と補助減圧器１１１と第２減圧器７０が直
列に接続され３つの減圧器によって所定の低圧に減圧さ
れる。こ■ように本実施例では、ガスインジェクション
を行った場合も、ガスインジェクションをしないサイク
ルの運転時も適正冷媒封入量や蒸発器冷媒乾き匿等がは
ソ最適に保たれる第２図はバイパス配管１００の片方を
凝縮器２０の液配管２に接続し、他方を配管７に接続し
た例である。この場合には、補助減圧器１１２の抵抗を
第１減圧器３０分の抵抗を更に加味した抵抗にする必要
がある。

第３図はバイパス配管１００の片方を凝縮器２０の液配
管２に接続し、他方を蒸発器８０の入口側に接続した例
である。

この場合には、補助減圧器１１３の抵抗を第１減圧器３
０分と第２減圧器７０分の抵抗を更に加味した抵抗にす
る必要がある。

第４図はバイパス配管１００の片方を配管３に接続し、
他方を配管８に接続した例である。この場合には補助減
圧器１１４の抵抗を第２減圧器７０分の抵抗を更に加味
した抵抗にする必安がある第５図は、冷凍サイクルを四
方弁１２０を介して可逆サイクルが可能に接続した例で
ある。圧縮機１０の吐出配管１は上記四方弁１２０に接
続系れておシ、該四方弁１２０からは配管１１によシ室
外熱交換器１３０を接続し、配管１２によシ室内熱交換
器１４０を接続している。

また、残りの通路は配管１３によシ上記圧縮機１の吸入
側に接続されている。逆止弁１３２と減圧器１３１の並
列回路の片方は配管１３によシ上記室外熱交換器１３０
に接続されており、他方は配管１４により、バイパス配
管１０１に接続されている。該バイパス配管１０１には
補助減圧器１０２と電磁弁１０３が直列に接続されてい
る。１０４は他のバイパス配管で、電磁弁１０５と補助
減圧器１０６が直列に接続されていると共に、該バイパ
ス配管１０４と上記バイパス配管１０１は直列に接続さ
れている。逆止弁１４２と減圧器１４１の並列回路の片
方は配管１５によシ、上記室内熱交換器１４０に接続さ
れておシ、他方は配管１６により、上記バイパス配管１
０４に接続されている。１５０は逆止弁で、片方は配置
１７によシ上記気液分離器５０の液相部５２に接続いる
配管１９に接続しておシ、他方は配管１８により、上記
配管１４あるいはバイパス配管１０１に接続されている
。また、逆止弁１５１は配管２１によシ片方は上記配管
１９に接続されておシ、他方は配管２２によシ上記配管
１６あるいはバイパス配管１０４に接続されている。

そして、′ｔ４ｉ、磁弁４０磁片４０配管２３によシ上
記バイパス配管１０１あるいは１０４に接続され、他方
は配管２４によシ上記気液分離器５０１０気相部５１に
接続されている。次にその作用を説明する。

冷房運転０ときは、四方弁１２０は実線の如く切換えら
れ、暖房運転のときは点緋の方向に冷媒は流れる。次に
冷房運転の場合について述べる。

ガスインジェクションをする運転の場合には、室内温度
を検知するセンサーの指示によシ電！Ｊ１１弁１０３と
４０は開き、電磁弁１０５は閉じる。そして、冷媒は、
圧縮機１０、四方弁１２０、配管１１、室外側熱交換器
１３０、配管１３、逆止弁１３２、配管１４、バイパス
配管ＩＵ１、補助減圧器１０２、電磁弁１０３、電磁弁
４０、気液分離缶５０、配管＋９．２１、逆止弁１５１
、配管２２．１６、減圧器１４１、配管１５、室内側熱
交換器１４０、配管１２、四方弁１２０、そして配管１
３を柱て圧縮機１０に至るサイクルを形成する。この運
転の間に気液分離器５０で分離したガスはガスインジェ
クション回路９０から圧縮機１０の圧縮室にインジェク
ションされ、能力アップした運転を行なう。

次にガスインジェクションしないサイクル運転の場合は
、室内温度を検知するセンサーの指示によシ、電磁弁４
０は閉じられ、電磁弁１０３と１０４は開き、気液分離
器５０への冷媒ガスの流入を全部遮断してバイパス配管
１０１と１０４０直列回路に流す。逆止弁１５０と１５
１は共に逆流を防止しているから、気液分離器５０は冷
媒量調節用のタンクとなってガスインジェクション回路
９０を介して圧縮＠１０に導通している。

上記気液分離器５０は冷媒量調節用のタンクと・して機
能するが、この働きが特に有効な場合は冷暖房運転のと
きの必要冷媒量の調節のときでめる。すなわち、冷房運
転に比較して暖房運転の場合はサイクルを循環する冷媒
量は少なくてよい。この余剰冷媒は気液分離器５０内に
溜められる。

第６図は、バイパス配管１６０，１６１に減圧器＋６２
．１６３のみを直列に接続した例であるこの場合、例え
ば冷房運転のときは、配管１４から減圧器１６２で中間
圧に減圧した冷媒はバイパス配管１６υから抵抗の少い
方向である配管２３、電磁弁４０、配管２４から気液分
離器５０内に流入し、バイパス配管１６１の減圧器１６
３の方には流れない。暖房運転のときは逆にバイパス配
管１６１の減圧器１６３を流れ、配ｖ２３、電磁弁４０
、配管２４から気液分離器５０内に流入し、バイパス配
管１６２の方には流れない。これによればバイパス配管
のｔ鰻丼を除くことができる。

第７図は、バイパス配管１６１の減圧器を１６４と１６
５に２分割し、更に減圧器１６５に逆止弁１６６を並列
に設けた例である。

この場合には、ガスインジェクションしない運転のとき
の冷房運転と暖房運転のときの減圧器の抵抗を適正化す
るためのもので、冷房運転の場合には、逆止弁１６６を
流通させることによシ、全体の減圧器の抵抗を暖房運転
゛の場合よシ双圧器１６５分だけ少ない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれは、ガスインジェクショ
ンを行った場合も、行なわないサイクルでの運転時も適
正冷媒封入量や蒸発器出口の冷媒乾き度がはソ最適に制
御されると共に負荷に応じた容量制御が可能となる。ま
た、冷凍能力の低下や吐出圧力、吐出温度の上昇あるい
はガスインジェクションしないサイクル時の圧縮機への
液戻シ等が防止されると共に負荷変動を考慮した運転効
率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の冷凍サイクル系統図、第２図は他の
実施例の冷凍サイクル系統図、第３図は更に他の実施例
の冷凍サイクル系統図、第４図は更に他の実施例のサイ
クル系統図、第５図はヒートポンプサイクルに適用した
本発明の他の実施例の冷凍サイクル系統図、第６図はヒ
ートポンプサイクルＧ他の実施例の冷凍サイクル系統図
、８ｇ７図は史に他の実施例の冷凍サイクル系統図であ
る１Ｕ・・・圧縮機　２０・・・凝縮器　３０・・・第
１減圧器　４０・・・′ｉ１ｉ、４ＪＩｉ升　５０・・
・気液分離器６０・・・逆止弁　７０・・・第２減圧器
　８０・・・蒸発器　９０・・・ガスインジェクション
回路１００．１０１，１０４，１６０，１６１・・・バ
イパス配管　１１０・・・電磁弁　１０２，１０６．１
１１．１１２．１１３，１１４，１６２．１６３．１６
４．＋６５・・・補助減圧器享１− ７０ ＄Ｚ菌 第５図 第４菌 第５目 ｔ’ｔ　ｔｔ 膚卜ワＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧ｍ機、凝縮器、第１減圧器、気液分離器、第２減
   圧器および蒸発器を順次配管接続した主冷媒回路と、気
   液分離器の気相部と圧縮機の圧縮室とを接続するインジ
   ェクション回路を備えた冷凍サイクルにおいて、気液分
   離器Ｏ出入ｌ経路にインジェクションするときは開き、
   しないときは閉じる開閉手段を設け、インジェクション
   しないときに全冷媒量を気液分離器をバイパスして流す
   バイパス回路を設け、インジェクションしないときは上
   記気液分離器を冷媒量調節タンクとして機能させること
   を特徴とする冷凍サイクル。 ２、開閉手段が、気液分離器の入口経路側は電磁弁、出
   口紅路側は上記気液分離器内への逆流を防止する逆止弁
   である特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクル。 ３、バイパス回路が、電磁弁と補助減圧器の直列回路で
   ある特許請求の範囲第１項または第２項記載の冷凍サイ
   クル。 ４、バイパス回路の片端が気液分離器の入ロ経路側電磁
   弁■入ロ側に接続され、他端は逆止弁と第２減圧器との
   間の通路に接続されている特許請求の範囲第３項記載の
   冷凍サイクル。 ５、バイパス回路の片端が凝縮液ラインに接続され、他
   端は逆止弁と第２減圧器との間り通路に接続されている
   特許請求の範囲島３項記載の冷体サイクル。 ６、バイパス回路の片端が凝縮液ラインに接続賂れ、他
   端は第２減圧器の出口側通路に接続されている特許請求
   の範囲第３ｇ４記載の令妹サイクル７、バイパス回路の
   片端が気液分離器の人口細路側電磁弁の入口側に接続さ
   れ、他端は第２減圧器Ｏ出口側通路に接続されている特
   許請求の範囲第３項記載の冷凍サイクル。 ８、バイパス回路が、暖房用と冷房用に分割された直列
   回路であυ、気液分離器の出口側に設けた逆止弁が、暖
   房用と冷房用として別々に設けられ上記バイパス回路と
   合流させるように接続した特許請求の範囲第２項記載の
   冷凍サイクル。 ９、　バイパス回路が、キャピラリーチューブを介した
   配管である特許請求の範囲第８項記載の冷凍サイクル。 １Ｕ、冷房時のバイパス回路の補助減圧器の抵抗を暖房
   時より小さくした特許請求の範囲第１１項記載の冷凍サ
   イクル。 １１、冷房時のバイパス回路の補助減圧器を分割した直
   列回路とし、そのどちらか一方の補助減圧器に並列に逆
   止弁を介した通路を設けた特許請求の範囲第８項記載の
   冷凍サイクル。