JPWO2013073070A1 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Abstract
膨張弁4と第二熱交換器6(蒸発器)との間に設けた気液分離器5で分離された冷媒を第三熱交換器14を介して圧縮機1の吸入側に戻すバイパス回路7を有し、バイパス回路7の第三熱交換器14の出口側の冷媒温度と第三熱交換器14の入口側の冷媒温度との温度差に基づいて、バイパス回路7への液冷媒混入を防止するための液冷媒混入防止運転を行う。Bypass circuit for returning the refrigerant separated by the gas-liquid separator 5 provided between the expansion valve 4 and the second heat exchanger 6 (evaporator) to the suction side of the compressor 1 via the third heat exchanger 14. Liquid refrigerant into the bypass circuit 7 based on the temperature difference between the refrigerant temperature on the outlet side of the third heat exchanger 14 of the bypass circuit 7 and the refrigerant temperature on the inlet side of the third heat exchanger 14. The liquid refrigerant mixing prevention operation is performed to prevent this.
Description
本発明は、二相冷媒を気体冷媒及び液冷媒に分離する気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus equipped with a gas-liquid separator that separates a two-phase refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant.
従来の冷凍サイクル装置として、圧縮機、凝縮器、減圧装置、気液分離器及び蒸発器を順次接続し、更に、一端を気液分離器に接続し、他端を蒸発器と圧縮機との間に接続したバイパス回路を備えた冷凍サイクル装置がある(例えば、特許文献1参照)。この冷凍サイクル装置では、気液分離器により冷媒を液相状態と気相状態とに分離し、気相状態の冷媒を、バイパス回路により蒸発器をバイパスして圧縮機に流入させる一方、液相状態の冷媒を蒸発器に流入させることで、蒸発器での熱交換量を増加させ、運転効率を向上するようにしている。 As a conventional refrigeration cycle device, a compressor, a condenser, a decompression device, a gas-liquid separator and an evaporator are sequentially connected, and one end is connected to the gas-liquid separator and the other end is connected to the evaporator and the compressor. There is a refrigeration cycle apparatus including a bypass circuit connected between them (see, for example, Patent Document 1). In this refrigeration cycle apparatus, the refrigerant is separated into a liquid phase state and a gas phase state by the gas-liquid separator, and the refrigerant in the gas phase state flows into the compressor by bypassing the evaporator by the bypass circuit. By allowing the refrigerant in the state to flow into the evaporator, the amount of heat exchange in the evaporator is increased, and the operation efficiency is improved.
しかしながら、特許文献1の技術では、圧縮機運転周波数を上げて冷媒循環量を増加させた場合、気液分離器においてガス冷媒と液冷媒の分離が不十分となり、蒸発器側に本来流入させたい液冷媒がバイパス回路側に混入してしまうことがある。この場合、蒸発器に流入する液冷媒量が低下して冷凍サイクル装置の性能が低下するという課題があった。
However, in the technique of
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置において、バイパス回路への液冷媒の混入を防止して性能低下を防止することが可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a refrigeration cycle apparatus equipped with a gas-liquid separator, prevents liquid refrigerant from entering the bypass circuit and prevents performance degradation. An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of performing the above.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器として作用する第一熱交換器と、減圧装置と、気液分離器と、蒸発器として作用する第二熱交換器とを順次配管で接続した主回路と、気液分離器で分離された冷媒を第三熱交換器を介して圧縮機の吸入側に戻すバイパス回路と、バイパス回路に流れる流量を調整する流量調整装置と、バイパス回路の第三熱交換器の出口側の冷媒温度を検出する第一温度検出装置と、バイパス回路の第三熱交換器の入口側の冷媒温度を検出する第二温度検出装置と、第一温度検出装置の検出値と第二温度検出装置の検出値との温度差に基づいて、バイパス回路への液冷媒混入を防止するための液冷媒混入防止運転を行う制御装置とを備えたものである。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention comprises a compressor, a first heat exchanger that acts as a condenser, a decompression device, a gas-liquid separator, and a second heat exchanger that acts as an evaporator in order by piping. A connected main circuit, a bypass circuit for returning the refrigerant separated by the gas-liquid separator to the suction side of the compressor via the third heat exchanger, a flow rate adjusting device for adjusting a flow rate flowing through the bypass circuit, and a bypass circuit A first temperature detection device for detecting the refrigerant temperature on the outlet side of the third heat exchanger, a second temperature detection device for detecting the refrigerant temperature on the inlet side of the third heat exchanger of the bypass circuit, and a first temperature detection And a control device that performs a liquid refrigerant mixing prevention operation for preventing liquid refrigerant from mixing into the bypass circuit based on a temperature difference between the detected value of the device and the detected value of the second temperature detecting device.
本発明によれば、第一温度検出装置の検出値と第二温度検出装置の検出値との温度差に基づいて、液冷媒混入防止運転を行ってそれ以上の液冷媒の混入を防止するようにしたので、バイパス回路への液冷媒の混入による性能低下を防止することができる。 According to the present invention, based on the temperature difference between the detected value of the first temperature detecting device and the detected value of the second temperature detecting device, the liquid refrigerant mixing prevention operation is performed to prevent further mixing of the liquid refrigerant. As a result, it is possible to prevent performance degradation due to liquid refrigerant entering the bypass circuit.
実施の形態1.
(冷凍サイクル装置の全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の構成図である。図1及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。実施の形態1では、冷凍サイクル装置の一例として、室内暖房を行う空気調和装置について説明する。
本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも、圧縮機1、第一熱交換器3、減圧装置としての膨張弁4、気液分離器5及び第二熱交換器6を備えており、これらが順次冷媒配管によって接続され、冷凍サイクル回路(冷媒回路)の主回路を構成している。冷凍サイクル装置は更に、第一熱交換器3に送風する第一送風機30と、第二熱交換器6に送風する第二送風機60と、冷凍サイクル装置全体を制御する制御装置40とを備えている。
(Overall configuration of refrigeration cycle equipment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to
The refrigeration cycle apparatus according to
気液分離器5は、膨張弁4から流入してきた気液二相冷媒を液冷媒及び気体冷媒に分離する。なお、図1では、気液分離器5が円柱状の容器形状に形成され、気液の密度差により液冷媒と気体冷媒とに分離するものを示したが、その他の形状、機構で液冷媒と気体冷媒に分離するものでも良い。
The gas-
冷凍サイクル装置は更に、気液分離器5において分離されたガス冷媒を圧縮機1の吸入側に戻すバイパス回路7を備えている。バイパス回路7には、第三熱交換器14、キャピラリーチューブ10及びバイパス回路7の開閉を行う電磁弁11が設けられている。更に、バイパス回路7には第三熱交換器14の入口側に温度検出装置8が、出口側に温度検出装置9が設けられている。なお、キャピラリーチューブ10、電磁弁11の接続順序はこれに限定されるものではなく、何れの順序でも良い。
The refrigeration cycle apparatus further includes a
電磁弁11は、気液分離器5を作用させる場合には開状態として冷媒がバイパス回路7に流通するようにし、気液分離器5を作用させる必要がない場合は閉状態として冷媒がバイパス回路7に流通しないようにする。また、常に気液分離器5を作用させる場合にはバイパス回路7を閉じる必要がないので電磁弁11は省いても良い。
When the gas-
キャピラリーチューブ10は、銅製等の毛細管であり、バイパス回路7に流通させる気体冷媒の流量を調整する。なお、流量を調整する手段として膨張弁を用いても良い。膨張弁を用いることで例えば冷媒の循環量変化、外気温度や室内温度の変化、利用側熱交換器が複数台ある場合の利用側熱交換器の運転台数の変化等で、気液分離器5に流入する二相冷媒の乾き度などが変化した場合でも、膨張弁の開度をそれぞれ変化させ第二熱交換器6に対する圧力損失を適正にすることでバイパス回路7側に流通させる気体冷媒の量を制御できる。
The
そして、室内機に第一熱交換器3及び第一送風機30が配置され、室外機に圧縮機1、膨張弁4、気液分離器5、第二熱交換器6、バイパス回路7、第三熱交換器14、キャピラリーチューブ10及び電磁弁11が配置されている。
The
制御装置40は、温度検出装置8及び温度検出装置9の検出信号や、図示しない他の温度検出装置や圧力検知装置からの検出信号に基づいて圧縮機1、膨張弁4、電磁弁11、第一送風機30及び第二送風機60を制御することができるように接続されている。制御装置40は更に、温度検出装置8及び温度検出装置9の検出信号に基づいてバイパス回路7への液冷媒混入の有無を判断し、判断結果に応じて圧縮機1又は電磁弁11を制御する処理も行う。この処理の詳細については後述する。なお、制御装置40は、室外機に設けられていても良いし、室内機に設けられていても良いし、また、室内制御装置と室外制御装置とに分けて構成し、互いに連携処理を行う構成にしても良い。
The
(冷凍サイクル装置の暖房動作)
以下、冷凍サイクル装置の暖房動作について説明する。なお、電磁弁11は開状態とされているものとする。
圧縮機1は、吸入した気体冷媒を圧縮し、高温高圧の気体冷媒を吐出する。圧縮機1から吐出された冷媒は、凝縮器として機能する第一熱交換器3に流入する。第一熱交換器3は、圧縮機1から吐出された高温高圧の気体冷媒と、第一送風機30によって送られてくる空気との熱交換を実施し、その気体冷媒を凝縮させる。第一熱交換器3にて凝縮された冷媒は、膨張弁4に流入する。膨張弁4は、流入してきた液冷媒を膨張させて減圧し、低温低圧の気液二相冷媒として流出する。(Heating operation of refrigeration cycle equipment)
Hereinafter, the heating operation of the refrigeration cycle apparatus will be described. It is assumed that the
The
膨張弁4を流出した気液二相冷媒は気液分離器5に流入する。気液分離器5は、流入してきた気液二相冷媒を液冷媒及び気体冷媒に分離する。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
分離された液冷媒は、第二熱交換器6に流入する。第二熱交換器6は、気液分離器5によって気液二相冷媒から分離された低温低圧の液冷媒と、第二送風機60によって送られてくる空気との熱交換を実施し、その低温低圧の液冷媒を蒸発させる。
The separated liquid refrigerant flows into the
気液分離器5によって気液二相冷媒から分離された気体冷媒をバイパス回路7に流入する。バイパス回路7に流入した気体冷媒は、第三熱交換器14にて第二送風機60からの空気と熱交換した後、キャピラリーチューブ10を通過して圧縮機1に吸入される。
The gas refrigerant separated from the gas-liquid two-phase refrigerant by the gas-
(気液分離器5の気液分離動作)
図2は、本発明の実施の形態1に係る、気液分離器を搭載した冷凍サイクル装置と、気液分離器5を搭載していない冷凍サイクル装置とのそれぞれにおけるエンタルピと圧力との関係を示すモリエル線図である。図3は、気液分離器を搭載しない冷凍サイクル装置の構成図である。図2において、実線は気液分離器5を搭載した冷凍サイクル装置、そして、破線は気液分離器5を搭載していない図3で示される冷凍サイクル装置のエンタルピと圧力との関係を示している。また、図2における点A〜点Fが示す各冷媒状態は、図1に示される本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置における点A〜点Fにおける冷媒の各状態に対応している。更に、図2における点A〜点C及び点D’が示す各冷媒状態は、図3で示される冷凍サイクル装置における点A〜点C及び点D’における冷媒の各状態に対応している。(Gas-liquid separation operation of the gas-liquid separator 5)
FIG. 2 shows the relationship between enthalpy and pressure in each of the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-liquid separator and the refrigeration cycle apparatus not equipped with the gas-
まず、図3で示される気液分離器5を搭載していない冷凍サイクル装置の動作について、図2及び図3を参照しながら説明する。
まず、圧縮機1によって圧縮され吐出された高温高圧の気体冷媒は、第一熱交換器3へ流入する(点A)。この第一熱交換器3へ流入した気体冷媒は、図示しない送風機から供給された室内空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、第一熱交換器3から流出する。第一熱交換器3から流出した液冷媒(点B)は、膨張弁4へ流れ込み、この膨張弁4によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒(点C)は、第二熱交換器6へ流入し、図示しない送風機から供給された外気と熱交換が実施されて蒸発し、低温低圧の気体冷媒となって第二熱交換器6から流出する。この第二熱交換器6から流出した気体冷媒(点D’)は、圧縮機1に流入し、再び圧縮される。First, the operation of the refrigeration cycle apparatus not equipped with the gas-
First, the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant compressed and discharged by the
以上のように、気液分離器5を搭載していない冷凍サイクル装置においては、膨張弁4を通過した後の気液二相冷媒(点C)が第二熱交換器6へ流入するため、冷媒が第二熱交換器6を通過する際の圧力損失が大きくなる(図2において(PC−PD’)に相当する)。
As described above, in the refrigeration cycle apparatus not equipped with the gas-
次に、図1で示される本実施の形態に係る気液分離器5を搭載した冷凍サイクル装置の動作について、図1と図2を参照しながら説明する。
まず、電磁弁11を開状態にして、バイパス回路7に冷媒が流通するようにする。圧縮機1によって圧縮され吐出された高温高圧の気体冷媒は、第一熱交換器3へ流入する(点A)。第一熱交換器3へ流入した気体冷媒は、室内空気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、第一熱交換器3から流出する。第一熱交換器3から流出した液冷媒(点B)は、膨張弁4へ流れ込み、この膨張弁4によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒(点C)は、気液分離器5へ流入する。Next, the operation of the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
First, the
そして、気液分離器5の外部へ流出した液冷媒(点E)は、第二熱交換器6へ流入する。第二熱交換器6へ流入した液冷媒は、外気と熱交換して蒸発し、気体冷媒となって第二熱交換器6から流出する。一方、気液分離器5の外部へ流出した気体冷媒(点F)は、バイパス回路7におけるキャピラリーチューブ10及び電磁弁11を経由した後、第二熱交換器6から流出した気体冷媒と合流し(点D)、圧縮機1へ流入し、再び圧縮される。
Then, the liquid refrigerant (point E) that flows out of the gas-
以上のように、図1で示される本実施の形態に係る気液分離器5を搭載した冷凍サイクル装置においては、第二熱交換器6に液冷媒のみを通過させるため、第二熱交換器6を通過する際の圧力損失を低下(図2において(PC−PD)に相当する)させることができる。このため、圧縮機1の吸入圧力が、圧力PD’から圧力PDに上昇し、圧縮機1が吸入圧力から吐出圧力まで圧縮するのに必要な仕事量を減少させることができる。これによって、第二熱交換器6の蒸発能力と圧縮機1の入力との比で示される成績係数を向上することができる。
As described above, in the refrigeration cycle apparatus equipped with the gas-
(液冷媒のバイパス回路7への混入の有無の判断)
本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置では、バイパス回路7に第三熱交換器14を設け、バイパス回路7に流入した冷媒を第二送風機60からの空気と熱交換するようにしている。そして、第三熱交換器14の入口側に設けた温度検出装置8と出口側に設けた温度検出装置9の温度とに基づいてバイパス回路7への液冷媒混入の有無を判断するようにしている。以下、具体的に説明する。(Judgment of the presence or absence of liquid refrigerant in the bypass circuit 7)
In the refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment, the
バイパス回路7に液冷媒が混入せずにガス冷媒のみが流入した場合、ガス冷媒は第三熱交換器14で過熱され、温度検出装置8の検出値Tinと温度検出装置9の検出値Toutとの温度差が大きくなる。一方、バイパス回路7に液冷媒が混入した場合は、冷媒は液からガスへ二相変化するため温度変化はない。また、バイパス回路7に混入した液冷媒量が少量の場合は過熱されるが、その過熱度合いはガス冷媒のみの場合に比較して少ない。
When only the gas refrigerant flows into the
このようにバイパス回路7内に流入する冷媒の状態と、温度検出装置8の検出値Tinと温度検出装置9の検出値Toutの温度差との間には以上のような関係があることから、温度検出装置8の検出値Tinと温度検出装置9の検出値Toutとの温度差を検出することで、バイパス回路7に液冷媒が混入しているか否かを判断できる。
Since the state of the refrigerant flowing into the
図4は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置におけるバイパス回路への液冷媒混入防止制御の流れを示すフローチャートである。図4に示す一連の処理は制御装置40により定期的に実施される。以下、図1の冷凍サイクル装置におけるバイパス回路7への液冷媒混入防止制御の流れを説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of liquid refrigerant mixture prevention control to the bypass circuit in the refrigeration cycle apparatus according to
制御装置40は、温度検出装置8により第三熱交換器14の入口側の冷媒温度Tinを検出すると共に、温度検出装置9により第三熱交換器14の出口側の冷媒温度Toutとを検出する(S1)。そして、これらの温度差Tout−Tinと予め設定された閾値Tsetとを比較し(S2)、温度差Tout−Tinが閾値Tset未満の場合、液冷媒混入有と判断して液冷媒混入防止運転を行う(S3)。液冷媒混入防止運転としては例えば、電磁弁11を閉とするか又は圧縮機1の運転周波数を低下させて循環冷媒量を低減する運転を行う。温度差Tout−Tinが閾値Tset以上の場合には液冷媒混入無と判断し、現状の運転(通常運転)を継続する(S4)。
The
(実施の形態1の効果)
以上のように、本実施の形態1によれば、バイパス回路7に設けた第三熱交換器14の入口と出口の冷媒温度差に基づいて、気液分離器5で分離仕切れなかった液冷媒のバイパス回路7への混入の有無を判断できる。(Effect of Embodiment 1)
As described above, according to the first embodiment, the liquid refrigerant that is not separated and separated by the gas-
そして、バイパス回路7への液冷媒混入有と判断した場合には、液冷媒混入防止運転を行って、これ以上、バイパス回路7に液冷媒が混入しないようにしたので、暖房運転時の冷凍サイクルの性能低下を防止できる効果がある。また、液冷媒が圧縮機1の吸入側に戻らないため液圧縮などを防止でき、圧縮機1の信頼性を向上することができる。
When it is determined that the liquid refrigerant is mixed into the
なお、冷凍サイクル装置は、図1に示した構成に更に、以下のような変形を加えても良い。この場合も同様の作用効果を得ることができる。 The refrigeration cycle apparatus may be modified as follows in addition to the configuration shown in FIG. In this case, the same effect can be obtained.
(変形例1)
図5に示すように圧縮機1の吸入側にアキュムレータ13を設けても良い。(Modification 1)
As shown in FIG. 5, an
(変形例2)
第三熱交換器14を、第一熱交換器3又は第二熱交換器6と一体としても良い。図6には第三熱交換器14を第二熱交換器6と一体とした例を示している。また、このように一体に構成した具体的な熱交換器の構成例を次の図7に示す。(Modification 2)
The
図7は、第三熱交換器を第一熱交換器又は第二熱交換器と一体とした熱交換器の構成例を示す図である。
この例では熱交換器が伝熱管20とアルミフィン21で構成され、10本の伝熱管20の内、第一熱交換器3又は第二熱交換器6は伝熱管8本で構成され、バイパス回路7は伝熱管2本で構成されて第三熱交換器14の一部を構成している。またバイパス回路7の第三熱交換器14の入口側と出口側にそれぞれ温度検出装置8と温度検出装置9が設けられている。この変形例2では、第三熱交換器14を第一熱交換器3又は第二熱交換器6と一体の熱交換器で構成したので熱交換器を別々に製造するよりも低コストが図れる。なお、バイパス回路7は、この例では熱交換器の端部に配置されているが、配置場所は端部に限るものではない。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a heat exchanger in which the third heat exchanger is integrated with the first heat exchanger or the second heat exchanger.
In this example, the heat exchanger is composed of the
(変形例3)
図1では、気液分離器5及び第三熱交換器14を室外機側に設けていたが、図8に示すように室内機側に設けても良い。(Modification 3)
In FIG. 1, the gas-
(変形例4)
変形例1〜3を適宜組み合わせた構成としても良い。例えば、変形例1と変形例2とを組み合わせ、図5に示した構成において第二熱交換器6と第三熱交換器14とを一体で構成としても良い。また、例えば変形例2と変形例3とを組み合わせ、図8に示した構成において第一熱交換器3と第三熱交換器14とを一体とした構成としても良い。なお、第一熱交換器3は凝縮器、第三熱交換器14は蒸発器として作用することから、これらを一体形成すると互いの熱の影響を受けることになるが、その影響はさほど大きくないため、一体形成しても問題無い。しかし、一体として構成する場合は、図6に示したように両者とも蒸発器となる構成が好ましい。(Modification 4)
It is good also as a structure which combined suitably the modifications 1-3. For example, the
以上の変形例は、以下に説明する冷凍サイクル装置においても、適用外と特に明記しない限りにおいて同様に適用される。 The above modifications are similarly applied to the refrigeration cycle apparatus described below unless otherwise specified as not applicable.
なお、この実施の形態1では、冷凍サイクル装置を、暖房運転を行う空気調和装置とし、暖房運転時に、気液分離器5で分離仕切れなかった液冷媒がバイパス回路7を通ることによる冷凍サイクルの性能低下を防止できる空気調和装置について説明した。しかし、冷凍サイクル装置は、暖房運転を行う空気調和装置に限られず、冷房運転を行う空気調和装置とし、冷房運転時の冷凍サイクルの性能低下を防止可能な空気調和装置としても良い。次の図9〜図12は、冷房運転を行う空気調和装置を示したものである。
In the first embodiment, the refrigeration cycle apparatus is an air conditioner that performs heating operation, and liquid refrigerant that is not separated and partitioned by the gas-
(冷房運転のみを行う空気調和装置)
図9〜図12に示す空気調和装置と、これまでに説明した暖房運転を行う空気調和装置との違いは、第一熱交換器3を凝縮器、第二熱交換器6を蒸発器としていたのに代えて、第一熱交換器3を蒸発器、第二熱交換器6を凝縮器とする点であり、その他については同様である。以下、図9を参照し、冷房動作について説明する。(Air conditioner that only performs cooling operation)
The difference between the air conditioner shown in FIGS. 9 to 12 and the air conditioner that performs the heating operation described so far is that the
(冷凍サイクル装置の冷房動作)
圧縮機1は、吸入した気体冷媒を圧縮し、高温高圧の気体冷媒を吐出する。圧縮機1から吐出された気体冷媒は第二熱交換器6に流入し、第二送風機60によって送られてくる外気との熱交換を実施し、その気体冷媒を凝縮させる。第二熱交換器6で凝縮された冷媒は、膨張弁4で膨張されて減圧し、低温低圧の気液二相冷媒として流出する。膨張弁4から流出した気液二相冷媒は、気液分離器5にて液冷媒及び気体冷媒に分離される。(Cooling operation of refrigeration cycle equipment)
The
分離された低温低圧の液冷媒は第一熱交換器3に流入し、第一送風機30によって送られてくる室内空気との熱交換を実施し、その低温低圧の液冷媒を蒸発させる。一方、気液分離器5にて分離された気体冷媒はバイパス回路7に流入し、第三熱交換器14、キャピラリーチューブ10及び電磁弁11を通過した後、第一熱交換器3を通過した気体冷媒と合流して圧縮機1に吸入される。なお、電磁弁11は、気液分離器5を作用させる必要がない場合は閉状態とし、冷媒がバイパス回路7に流通しないようにする点は上記と同様である。
The separated low-temperature and low-pressure liquid refrigerant flows into the
このような冷房運転においても、上記暖房運転の場合と同様に第三熱交換器14の入口側と出口側の冷媒温度差に基づいてバイパス回路7への液冷媒混入の有無を判断できる。すなわち、冷房運転時に、気液分離器5で分離仕切れなかった液冷媒がバイパス回路7を通ることによる、冷房運転の性能低下を防止可能な空気調和装置を得ることができる。
Also in such a cooling operation, whether or not liquid refrigerant is mixed into the
ここで、図10〜図12の構成例について簡単に説明する。図10は、上記の変形例1(暖房運転を行う空気調和装置の説明部分で説明した変形例1)に相当し、図9の構成においてアキュムレータ13を設けたものである。図11は、同様に上記の変形例3に相当し、気液分離器5及び第三熱交換器14を室内機側に設けたものである。図12は、同様に上記の変形例2に相当し、第三熱交換器14を第一熱交換器3と一体としたものである。なお、第三熱交換器14を第二熱交換器6と一体としても良いが、第二熱交換器6は凝縮器であるため、第三熱交換器14を第一熱交換器3又は第二熱交換器6のどちらかの熱交換器と一体にするにあたっては、上述したように、第三熱交換器14と同じく蒸発器である第一熱交換器3と一体とすることが好ましい。また、同様に上記変形例4のように、各変形例1〜3を適宜組み合わせた構成としても良い。これらの構成とした場合にも、上記と同様の作用効果を得ることができる。
Here, the configuration examples of FIGS. 10 to 12 will be briefly described. FIG. 10 corresponds to
(冷房運転及び暖房運転の切り換えが可能な空気調和装置)
上記では、冷凍サイクル装置が、暖房運転又は冷房運転を行う空気調和装置である場合を例に説明したが、図13に示すように四方弁2を設けて圧縮機1から吐出された冷媒の流路を変え、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能な装置としても良い。図13(a)の構成においては、暖房運転時に気液分離器5を作用させる構成を示したが、図13(b)に示すように、冷房運転時に気液分離器5を作用させる構成としてももちろんよい。なお、四方弁2を設けた構成とする場合には、バイパス回路7に逆止弁12も設けるようにする。(Air conditioner that can be switched between cooling operation and heating operation)
In the above description, the case where the refrigeration cycle apparatus is an air conditioner that performs heating operation or cooling operation has been described as an example. However, as shown in FIG. 13, the flow of the refrigerant discharged from the
逆止弁12は、バイパス回路7において冷媒を一方向のみに流通させるものである。具体的には、圧縮機1から吐出した冷媒を、四方弁2の図13の実線で示す方向に流す場合(暖房運転)に、気液分離器5から圧縮機1への方向に冷媒を流通させる。また、圧縮機1から吐出した冷媒を、四方弁2の図13の破線で示す方向に流す場合(冷房運転)には、圧縮機1からの高温高圧の気体冷媒がバイパス回路7に流入することを防止し、高温高圧の気体冷媒の全てが第二熱交換器6に導かれるようにする。
The
なお、電磁弁11が冷媒の流れに対して順方向、逆方向共に締め切り可能な種類のものであれば電磁弁11のみの開閉で冷媒流れを制御できるので逆止弁12は省いても良い。また第二熱交換器6が蒸発器として運転が実施される場合に常に気液分離器5を作用させる場合にはバイパス回路7を閉じる必要がないので電磁弁11は省いても良い。
Note that the
(暖房運転)
暖房運転の際は、四方弁2を実線側に切り換える。圧縮機1によって圧縮され吐出された高温高圧の気体冷媒は、四方弁2を経由して、第一熱交換器3へ流入する。それ以降の動作は図1で説明した動作と同様である。(Heating operation)
During the heating operation, the four-
(冷房運転)
冷房運転の際は、四方弁2を破線側に切り換える。また、電磁弁11を閉状態にして、バイパス回路7に冷媒が流通しないようにする。
圧縮機1によって圧縮され吐出された高温高圧の気体冷媒は、四方弁2を経由して、第二熱交換器6へ流入する。第二熱交換器6へ流入した気体冷媒は、外気と熱交換が実施されて凝縮し、液冷媒となって、第二熱交換器6から流出する。(Cooling operation)
During the cooling operation, the four-
The high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant compressed and discharged by the
第二熱交換器6から流出した液冷媒は、気液分離器5へ流入する。気液分離器5へ流入した液冷媒は、液体状態のまま流出する。気液分離器5を流出した液冷媒は、膨張弁4へ流れ込み、この膨張弁4によって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、第一熱交換器3へ流入する。第一熱交換器3へ流入した気液二相冷媒は、室内空気と熱交換が実施されて蒸発し、気体冷媒となって、第一熱交換器3から流出する。第一熱交換器3を流出した気体冷媒は、四方弁2を経由して、圧縮機1へ流入し、再び圧縮される。
The liquid refrigerant flowing out from the
ここでは、図13の構成に四方弁2を設けて暖房運転と冷房運転とを切り換え可能とした例を示したが、四方弁2の設置は、図13の構成に限らず、上述した全ての構成例(変形例含む)において四方弁2を設けた構成にすることができる。
Here, an example is shown in which the four-
実施の形態2.
実施の形態1では、温度検出装置8と温度検出装置9を用いてバイパス回路7への液冷媒混入の有無を判断するようにしていたが、実施の形態2では、第三熱交換器14の入口側の温度検出装置8を省略し、第三熱交換器14の出口側の温度検出装置9の検出値に基づいてバイパス回路7への液冷媒混入の有無を判断するようにしたものである。なお、実施の形態2は、バイパス回路7への液冷媒混入の有無の判断に関わる構成及び判断方法が実施の形態1と異なり、それ以外については実施の形態1と同様である。
In the first embodiment, the presence or absence of liquid refrigerant in the
図14は、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
図14に示すように、実施の形態2の冷凍サイクル装置は、第三熱交換器14の入口側の温度検出装置8を省略した構成であり、その他は図1に示した実施の形態1と同様である。このように第三熱交換器14の出口側に温度検出装置9のみを設ける場合は、例えば温度検出装置9を感温筒とすると共にこの感温筒にダイヤフラム式の膨張弁4等を接続し、この膨張弁4を電磁弁11の代わりとして用いても良い。なお、図14には暖房運転を行う冷凍サイクル装置の構成例を示したが、実施の形態2は、実施の形態1で説明した全ての構成(変形例も含む)にも適用可能である。FIG. 14 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to
As shown in FIG. 14, the refrigeration cycle apparatus of the second embodiment has a configuration in which the
図15は、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置におけるバイパス回路への液冷媒混入防止制御の流れを示すフローチャートである。図15に示す一連の処理は制御装置40により定期的に実施される。以下、図14の冷凍サイクル装置におけるバイパス回路7への液冷媒混入防止制御の流れを説明する。
FIG. 15 is a flowchart showing a flow of liquid refrigerant mixture prevention control to the bypass circuit in the refrigeration cycle apparatus according to
制御装置40は、温度検出装置9にて第三熱交換器14の出口側の冷媒温度Toutを検出する(S11)。制御装置40は、予め試験等でバイパス回路7への液冷媒の有無と温度検出装置9の検出値との相関を求めて記憶しており、その相関と、温度検出装置9の検出値Toutとから液冷媒の混入の有無を判断する(S12)。それ以降の処理は図5に示した実施の形態1と同様であり、液冷媒混入有と判断した場合は液冷媒混入防止運転を行い(S13)、液冷媒混入無と判断した場合は、現状の運転(通常運転)を継続する(S14)。
The
以上説明したように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、バイパス回路7への液冷媒の有無の判断を、温度検出装置9の検出値のみで行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the presence / absence of liquid refrigerant in the
実施の形態3.
実施の形態3は、実施の形態1及び実施の形態2とはまた別のバイパス回路7への液冷媒混入有無の判断を行うものである。なお、実施の形態3は、バイパス回路7への液冷媒混入の有無の判断に関わる構成及び判断方法が実施の形態1と異なり、それ以外については実施の形態1と同様である。
In the third embodiment, whether or not liquid refrigerant is mixed into the
図16は、本発明の実施の形態3に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
実施の形態3の冷凍サイクル装置は、実施の形態1の構成において、第三熱交換器14の入口側に設けた温度検出装置8を省略すると共に、第三熱交換器14と同じ機器(ここでは室外機)内に配置された第二熱交換器6の出口側に温度検出装置9Aを設けた構成としたものである。FIG. 16 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to
The refrigeration cycle apparatus of
図17は、本発明の実施の形態3に係る冷凍サイクル装置におけるバイパス回路7への液冷媒混入防止制御の流れを示すフローチャートである。図17に示す一連の処理は制御装置40により定期的に実施される。以下、図16の冷凍サイクル装置におけるバイパス回路7への液冷媒混入防止制御の流れを説明する。
FIG. 17 is a flowchart showing a flow of liquid refrigerant mixture prevention control to the
制御装置40は、温度検出装置9により第三熱交換器14の出口側の冷媒温度Tout−3を検出すると共に、温度検出装置9Aにより第二熱交換器6の出口側の冷媒温度Tout−2を検出する(S21)。制御装置40は、冷媒温度Tout−3と冷媒温度Tout−2とを比較し(S22)、冷媒温度Tout−3が冷媒温度Tout−2以下の場合、液冷媒の混入有りと判断して、実施の形態1と同様に液冷媒混入防止運転を行い(S23)、冷媒温度Tout−3が冷媒温度Tout−2より高い場合、液冷媒混入無と判断して現状の運転(通常運転)を継続する(S24)。なお、制御装置40は、予め試験等でバイパス回路7への液冷媒の有無と冷媒温度Tout−3と冷媒温度Tout−2の比較値との相関を求めて記憶し、その相関と冷媒温度Tout−3と冷媒温度Tout−2の比較値から液冷媒の混入の有無を判断しても良い。
The
以上説明したように、実施の形態3によれば、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、バイパス回路7への液冷媒の有無の判断を、温度検出装置9と温度検出装置9Aの検出値から判断できる。なお、図16には暖房運転を行う冷凍サイクル装置の構成例を示したが、実施の形態3は、実施の形態1で説明した全ての構成例(変形例含む)の内、第三熱交換器と共に同じ機器内に配置される熱交換器(第一熱交換器3又は第二熱交換器6)が蒸発器の場合に適用可能である。具体的には、これまでの図の例でいえば、図8、図9、図10を除く構成に適用可能である。図8、図9、図10の構成は、第三熱交換器と共に同じ機器内に配置される熱交換器が凝縮器として機能するため、凝縮器の出口の冷媒温度と蒸発器となる第三熱交換器の出口の冷媒温度との比較ではバイパス回路7への液混入の有無を判断することができない。よって、これらについては適用外とするが、それ以外には適用可能である。
As described above, according to the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the determination of the presence or absence of liquid refrigerant in the
実施の形態4.
実施の形態4は、実施の形態1〜3とはまた別のバイパス回路7への液冷媒混入有無の判断を行うものである。なお、実施の形態4は、バイパス回路7への液冷媒混入の有無の判断に関わる構成及び判断方法が実施の形態1と異なり、それ以外については実施の形態1と同様である。
In the fourth embodiment, whether or not liquid refrigerant is mixed into the
図18は、本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
実施の形態4の冷凍サイクル装置は、実施の形態1の構成において、第三熱交換器14の入口側に設けた温度検出装置8と出口側に設けた温度検出装置9とを省略すると共に、室温を検出する室温検出装置9Bを室内機に設けた構成としたものである。FIG. 18 is a configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus according to
The refrigeration cycle apparatus of the fourth embodiment omits the
図19は、本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置におけるバイパス回路7への液冷媒混入防止制御の流れを示すフローチャートである。図19に示す一連の処理は制御装置40により定期的に実施される。以下、図18の冷凍サイクル装置におけるバイパス回路7への液冷媒混入防止制御の流れを説明する。
FIG. 19 is a flowchart showing a flow of liquid refrigerant mixture prevention control to the
制御装置40は、室温検出装置9Bにより室温の変化をモニターして(S31)、室温が予め設定した所定時間(例えば、10分)以上、変化しないかどうかをチェックする(S32)。制御装置40は、室温が所定時間の間に変化した場合、液冷媒の混入有りと判断して、実施の形態1と同様に液冷媒混入防止運転を行う(S33)。冷凍サイクル装置では、室温検出装置9Bで検出された室温が設定温度を維持するように制御を行っており、液冷媒混入があると、冷凍サイクル装置の性能が低下するため、設定温度を維持できなくなる。すなわち、暖房運転時に室温が低下してしまう。よって、この温度低下を検出することにより液冷媒の混入を検出できる。一方、制御装置40は、室温が所定時間以上、変化しなかった場合、液冷媒混入無と判断して現状の運転(通常運転)を継続する(S34)。
The
以上説明したように、実施の形態4によれば、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、バイパス回路7への液冷媒の有無の判断を、室温検出装置9Bの検出値から判断できる。なお、図18には暖房運転を行う冷凍サイクル装置の構成例を示したが、実施の形態4は、実施の形態1で説明した全ての構成例(変形例含む)に適用可能である。
As described above, according to the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the determination of the presence or absence of liquid refrigerant in the
なお、上記実施の形態1〜4に係る冷凍サイクル装置を循環する冷媒として、特に限定するものではないが、R410A、R32又はR161等のフロン系冷媒の他、自然冷媒である二酸化炭素又は炭化水素等を利用することができる。この他、地球温暖化係数が低い冷媒であるテトラフルオロプロペンを成分とする冷媒として用いても良い。 In addition, it does not specifically limit as a refrigerant | coolant which circulates the refrigerating-cycle apparatus based on the said Embodiment 1-4, However, Carbon dioxide or hydrocarbon which is natural refrigerant | coolants other than CFC-type refrigerant | coolants, such as R410A, R32, or R161 Etc. can be used. In addition, you may use as a refrigerant | coolant which uses the tetrafluoro propene which is a refrigerant | coolant with a low global warming potential as a component.
また、上記実施の形態1〜4において、気液分離器5から圧縮機1の吸入側を接続するバイパス回路7が、電磁弁11、逆止弁12及びキャピラリーチューブ10を備える構成としたが、これに限定されるものではなく、これらに代えて流量調整弁を備える構成としても良い。
In the first to fourth embodiments, the
また、上記実施の形態1〜4に係る冷凍サイクル装置として空気調和機を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ヒートポンプ式給湯装置又は冷蔵庫等、その他の冷凍サイクル装置に適用するものとしても良い。更に、上記実施の形態1〜4に係る気液分離器5は、冷凍サイクル装置に搭載するものとしたが、これに限定されるものではなく、冷媒ではなくその他の流体の気液分離に適用するものとしても良い。
Moreover, although the air conditioner was demonstrated to the example as a refrigerating cycle apparatus which concerns on the said Embodiment 1-4, it is not limited to this, It applies to other refrigerating cycle apparatuses, such as a heat pump type hot water supply apparatus or a refrigerator. It is good as a thing. Furthermore, although the gas-
1 圧縮機、2 四方弁、3 第一熱交換器、4 膨張弁、5 気液分離器、6 第二熱交換器、7 バイパス回路、8 温度検出装置、9 温度検出装置、9A 温度検出装置、9B 室温検出装置、10 キャピラリーチューブ、11 電磁弁、12 逆止弁、13 アキュムレータ、14 第三熱交換器、20 伝熱管、21 アルミフィン、30 第一送風機、40 制御装置、60 第二送風機。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記気液分離器で分離された冷媒を第三熱交換器を介して前記圧縮機の吸入側に戻すバイパス回路と、
前記バイパス回路に流れる流量を調整する流量調整装置と、
前記バイパス回路の前記第三熱交換器の出口側の冷媒温度を検出する第一温度検出装置と、
前記バイパス回路の前記第三熱交換器の入口側の冷媒温度を検出する第二温度検出装置と、
前記第一温度検出装置の検出値と前記第二温度検出装置の検出値との温度差に基づいて、前記バイパス回路への液冷媒混入を防止するための液冷媒混入防止運転を行う制御装置と
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。A main circuit in which a compressor, a first heat exchanger that acts as a condenser, a decompression device, a gas-liquid separator, and a second heat exchanger that acts as an evaporator are sequentially connected by piping;
A bypass circuit for returning the refrigerant separated by the gas-liquid separator to the suction side of the compressor via a third heat exchanger;
A flow rate adjusting device for adjusting a flow rate flowing through the bypass circuit;
A first temperature detection device for detecting a refrigerant temperature on the outlet side of the third heat exchanger of the bypass circuit;
A second temperature detection device for detecting a refrigerant temperature on the inlet side of the third heat exchanger of the bypass circuit;
A control device that performs a liquid refrigerant mixing prevention operation for preventing liquid refrigerant from being mixed into the bypass circuit based on a temperature difference between a detection value of the first temperature detection device and a detection value of the second temperature detection device; A refrigeration cycle apparatus comprising:
前記気液分離器で分離された冷媒を第三熱交換器を介して前記圧縮機の吸入側に戻すバイパス回路と、
前記バイパス回路に流れる流量を調整する流量調整装置と、
前記バイパス回路の前記第三熱交換器の出口側の冷媒温度を検出する第一温度検出装置と、
前記第一温度検出装置の検出値に基づいて、前記バイパス回路への液冷媒混入を防止するための液冷媒混入防止運転を行う制御装置と
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。A main circuit in which a compressor, a first heat exchanger that acts as a condenser, a decompression device, a gas-liquid separator, and a second heat exchanger that acts as an evaporator are sequentially connected by piping;
A bypass circuit for returning the refrigerant separated by the gas-liquid separator to the suction side of the compressor via a third heat exchanger;
A flow rate adjusting device for adjusting a flow rate flowing through the bypass circuit;
A first temperature detection device for detecting a refrigerant temperature on the outlet side of the third heat exchanger of the bypass circuit;
A refrigeration cycle apparatus comprising: a control device that performs a liquid refrigerant mixture prevention operation for preventing liquid refrigerant from mixing into the bypass circuit based on a detection value of the first temperature detection device.
前記気液分離器で分離された冷媒を第三熱交換器を介して前記圧縮機の吸入側に戻すバイパス回路と、
前記バイパス回路に流れる流量を調整する流量調整装置と、
前記バイパス回路の前記第三熱交換器の出口側の冷媒温度を検出する第一温度検出装置と、
前記第二熱交換器の出口側の冷媒温度を検出する第二温度検出装置と、
前記第一温度検出装置の検出値と前記第二温度検出装置の検出値とに基づいて、前記バイパス回路への液冷媒混入を防止するための液冷媒混入防止運転を行う制御装置と
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。A main circuit in which a compressor, a first heat exchanger that acts as a condenser, a decompression device, a gas-liquid separator, and a second heat exchanger that acts as an evaporator are sequentially connected by piping;
A bypass circuit for returning the refrigerant separated by the gas-liquid separator to the suction side of the compressor via a third heat exchanger;
A flow rate adjusting device for adjusting a flow rate flowing through the bypass circuit;
A first temperature detection device for detecting a refrigerant temperature on the outlet side of the third heat exchanger of the bypass circuit;
A second temperature detection device for detecting the refrigerant temperature on the outlet side of the second heat exchanger;
And a control device that performs a liquid refrigerant mixture prevention operation for preventing liquid refrigerant from mixing into the bypass circuit based on the detection value of the first temperature detection device and the detection value of the second temperature detection device. A refrigeration cycle apparatus characterized by that.
前記気液分離器で分離された冷媒を第三熱交換器を介して前記圧縮機の吸入側に戻すバイパス回路と、
前記バイパス回路に流れる流量を調整する流量調整装置と、
前記第一熱交換器又は前記第二熱交換器が設置された室内の温度を検出する室温検出装置と、
前記室温検出装置で検出された室温の時間変化に基づいて、前記バイパス回路への液混入を防止するための液冷媒混入運転を行う制御装置と
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。A main circuit in which a compressor, a first heat exchanger that acts as a condenser, a decompression device, a gas-liquid separator, and a second heat exchanger that acts as an evaporator are sequentially connected by piping;
A bypass circuit for returning the refrigerant separated by the gas-liquid separator to the suction side of the compressor via a third heat exchanger;
A flow rate adjusting device for adjusting a flow rate flowing through the bypass circuit;
A room temperature detector for detecting the temperature in the room where the first heat exchanger or the second heat exchanger is installed;
A refrigeration cycle apparatus comprising: a control device that performs a liquid refrigerant mixing operation for preventing liquid mixture into the bypass circuit based on a time change in room temperature detected by the room temperature detection device.
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