JPWO2017037891A1 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Abstract
圧縮機と、流路切替弁と、利用側熱交換器と、第1膨張弁と、第2膨張弁と、熱源側熱交換器と、を備えた冷凍サイクル装置であって、少なくとも暖房運転と、除霜運転とを前記流路切替弁を切り替えて制御する制御装置を有し、前記制御装置は、前記暖房運転の時に、前記圧縮機、前記利用側熱交換器、前記第1膨張弁、前記第2膨張弁、前記熱源側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒が循環する暖房経路を形成し、前記除霜運転の時に、前記暖房経路において、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁の開度を前記暖房運転より開いて冷媒を循環させる除霜開始回路と、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記第2膨張弁、前記第1膨張弁、前記利用側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒が循環させる霜取回路と、を形成するものである。A refrigeration cycle apparatus comprising a compressor, a flow path switching valve, a use side heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a heat source side heat exchanger, and at least heating operation And a control device that controls the defrosting operation by switching the flow path switching valve, and the control device, during the heating operation, the compressor, the use side heat exchanger, the first expansion valve, A heating path is formed in which the refrigerant circulates in the order of the second expansion valve, the heat source side heat exchanger, and the compressor, and the first expansion valve and the second expansion in the heating path during the defrosting operation. A defrosting start circuit that circulates refrigerant by opening a valve opening from the heating operation, the compressor, the heat source side heat exchanger, the second expansion valve, the first expansion valve, and the use side heat exchanger. A defrosting circuit in which the refrigerant circulates in the order of the compressor is formed.
Description
本発明は、除霜運転を行う冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus that performs a defrosting operation.
従来のヒートポンプ式の熱回路は、蒸発器において外気から熱をくみ上げるため、圧縮機への入力に対して高効率な暖房運転を行うことができる。
しかし、外気条件が低温かつ高湿の時には、蒸発器に着霜するため霜を融解させる除霜運転を行う必要がある。Since the conventional heat pump type heat circuit draws heat from the outside air in the evaporator, a highly efficient heating operation can be performed with respect to the input to the compressor.
However, when the outside air condition is low temperature and high humidity, it is necessary to perform a defrosting operation for melting the frost in order to form frost on the evaporator.
除霜運転を行う手法としては、例えば、冷凍サイクル装置を暖房運転から冷房運転に逆転させるリバースデフロスト運転があるが、除霜運転中、長時間に渡って室内の暖房が停止するため、快適性が損なわれていた。
そこで、除霜運転を短縮化するために、冷媒加熱器を熱回路中に設け、熱源側熱交換器に供給されるガス冷媒を加熱する構成が知られている(例えば、特許文献1を参照)。As a method for performing the defrosting operation, for example, there is a reverse defrost operation in which the refrigeration cycle apparatus is reversed from the heating operation to the cooling operation, but since the indoor heating is stopped for a long time during the defrosting operation, the comfort is improved. Was damaged.
Therefore, in order to shorten the defrosting operation, a configuration is known in which a refrigerant heater is provided in the heat circuit and the gas refrigerant supplied to the heat source side heat exchanger is heated (see, for example, Patent Document 1). ).
特許文献1に記載の冷凍サイクル装置における除霜運転では、冷媒加熱器の設置によるコスト増や、冷媒加熱器で電力を消費してしまう課題があった。また、冷媒加熱器での局所的な加熱を冷媒に対して行うため、冷媒や冷凍機油の分解を誘発する課題もあった。 In the defrosting operation in the refrigeration cycle apparatus described in Patent Literature 1, there are problems of cost increase due to the installation of the refrigerant heater and power consumption by the refrigerant heater. In addition, since the refrigerant is locally heated by the refrigerant heater, there is a problem inducing the decomposition of the refrigerant and the refrigerating machine oil.
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、冷凍サイクル装置に除霜用の機器を追加することなく、除霜運転の時間を短縮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 provides a refrigeration cycle apparatus capable of shortening the time of defrosting operation without adding a defrosting device to the refrigeration cycle apparatus. The purpose is to provide.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、流路切替弁と、利用側熱交換器と、第1膨張弁と、第2膨張弁と、熱源側熱交換器と、を備えた冷凍サイクル装置であって、少なくとも暖房運転と、除霜運転とを前記流路切替弁を切り替えて制御する制御装置を有し、前記制御装置は、前記暖房運転の時に、前記圧縮機、前記利用側熱交換器、前記第1膨張弁、前記第2膨張弁、前記熱源側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒が循環する暖房経路を形成し、前記除霜運転の時に、前記暖房経路において、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁の開度を前記暖房運転より開いて冷媒を循環させる除霜開始回路と、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記第2膨張弁、前記第1膨張弁、前記利用側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒が循環させる霜取回路と、を形成するものである。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a compressor, a flow path switching valve, a use side heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a heat source side heat exchanger. A control device that controls at least the heating operation and the defrosting operation by switching the flow path switching valve, and the control device includes the compressor, the use side heat during the heating operation. Forming a heating path through which the refrigerant circulates in the order of the exchanger, the first expansion valve, the second expansion valve, the heat source side heat exchanger, and the compressor, and in the heating path during the defrosting operation, A defrosting start circuit that circulates refrigerant by opening the opening of the first expansion valve and the second expansion valve from the heating operation, the compressor, the heat source side heat exchanger, the second expansion valve, and the first A defrosting circuit in which a refrigerant circulates in the order of an expansion valve, the use side heat exchanger, and the compressor; It is intended to form.
本発明によれば、冷凍サイクル装置に除霜用の機器を追加することなく、除霜運転の時間を短縮することが可能な冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the refrigerating-cycle apparatus which can shorten the time of a defrost operation, without adding the apparatus for defrosting to a refrigerating-cycle apparatus.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、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。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, in each figure, what attached | subjected the same code | symbol is the same or it corresponds, and this is common in the whole text of a specification.
Furthermore, the forms of the constituent elements appearing in the entire specification are merely examples and are not limited to these descriptions.
実施の形態1.
はじめに、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の構成を図1、2を参照して説明する。
<冷凍サイクル装置100の構成>
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の冷房運転及び除霜運転(霜取モード)における冷媒流れを示した冷媒回路図である。
図2は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の暖房運転における冷媒流れを示した冷媒回路図である。Embodiment 1 FIG.
First, the configuration of the
<Configuration of
1 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow in a cooling operation and a defrosting operation (defrosting mode) of the
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow in the heating operation of the
冷凍サイクル装置100は、ガス冷媒を圧縮する圧縮機1と、圧縮機1の吐出側に配置され、冷媒の流路を切り替える四方弁2と、外気と冷媒とを熱交換する熱源側熱交換器3と、圧縮機1に対して互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器4と、利用側熱交換器4に対応して設けられた第1膨張弁5と、熱源側熱交換器3に対応して設けられた第2膨張弁6と、冷媒の気液を分離するアキュームレータ7と、を備えている。圧縮機1、四方弁2、熱源側熱交換器3、利用側熱交換器4、第1膨張弁5、第2膨張弁6、アキュームレータ7は、冷媒配管により接続されている。
The
冷媒配管は、熱源側熱交換器3と利用側熱交換器4とを接続する一方側で圧縮機1が接続されるガス配管10と、熱源側熱交換器3と利用側熱交換器4とを接続する他方側で第1膨張弁5及び第2膨張弁6が設置される液配管20とにより構成されている。なお、熱源側熱交換器3及び利用側熱交換器4には、それぞれ熱源側ファン3a及び利用側ファン4aが設けられている。
The refrigerant pipe includes a
圧縮機1の吐出側のガス配管10には、高圧側のガス冷媒の圧力を測定する第1圧力計Pdが設置されている。また、圧縮機1の吸入側のガス配管10には、低圧側のガス冷媒の圧力を測定する第2圧力計Psが設置されている。
圧縮機1と熱源側熱交換器3との間のガス配管10には、冷媒の温度を検出する第1温度計T1が配置されている。また、第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の液配管20には、冷媒の温度を検出する第2温度計T2が配置されている。なお、第1温度計T1は、熱源側熱交換器3と第2膨張弁6との間に設置されていてもよい。
冷凍サイクル装置100の圧縮機1、四方弁2、熱源側ファン3a、利用側ファン4a、第1膨張弁5、第2膨張弁6等の各アクチュエータは、各圧力計や各温度計等のセンサー類の検出値により制御装置50で作動量が演算され、制御される。A first pressure gauge Pd for measuring the pressure of the high-pressure side gas refrigerant is installed in the
A first thermometer T1 that detects the temperature of the refrigerant is disposed in the
The actuators such as the compressor 1, the four-
次に、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100が暖房運転から除霜運転に切り替わり、除霜運転が終了するまでの各アクチュエータの動作、及び、冷媒の状態を図1〜図4を用いて説明する。
<冷房運転、暖房運転、除霜運転の各動作>
図3は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の各運転モードにおける各アクチュエータの制御内容を示した説明図である。
図4は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100の暖房運転の冷媒の状態変化を示したモリエル線図である。Next, the operation of each actuator and the state of the refrigerant until the
<Operations of cooling operation, heating operation, and defrosting operation>
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the control contents of each actuator in each operation mode of the
FIG. 4 is a Mollier diagram showing a change in state of the refrigerant in the heating operation of the
(冷房運転)
冷凍サイクル装置100の制御装置50は、冷房運転時において図1に示すように、四方弁2を冷房運転モードに切り替える。すると、圧縮機1から吐出した高圧のガス冷媒は、四方弁2を介して熱源側熱交換器3に流入する。熱源側熱交換器3で放熱し凝縮した高圧の液冷媒は、全開の第2膨張弁6を通過し、第1膨張弁5で減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、利用側熱交換器4に流入し、室内空気と熱交換して蒸発する。蒸発した低圧のガス冷媒は四方弁2を介して圧縮機1に吸入される。
この冷房運転時の各アクチュエータの動作を図3に示す。制御装置50は、第1膨張弁5を利用側熱交換器4の出口冷媒の過熱度SHにより開度制御するとともに、第2膨張弁6を全開とする。また、制御装置50は、圧縮機1を、利用側の冷房負荷を制御パラメータとして回転数制御する。そして、制御装置50は、利用側ファン4aを、冷媒の蒸発温度を制御パラメータとして回転数制御する。さらに、制御装置50は、熱源側ファン3aを、冷媒の凝縮温度を制御パラメータとして回転数制御する。
なお、これらの制御パラメータに必要な冷媒温度又は冷媒圧力を検出するために上記各センサー以外のセンサーを適宜冷凍サイクル装置100に配置することが可能である。(Cooling operation)
The
The operation of each actuator during the cooling operation is shown in FIG. The
In addition, in order to detect the refrigerant | coolant temperature or refrigerant | coolant pressure required for these control parameters, it is possible to arrange | position sensors other than said each sensor in the refrigerating-
(暖房運転)
冷凍サイクル装置100の制御装置50は、暖房運転時において図2に示すように、四方弁2を暖房運転モードに切り替える。すると、圧縮機1から吐出した高圧のガス冷媒が、四方弁2を介してガス配管10を通り、利用側熱交換器4に流入する。利用側熱交換器4で放熱し凝縮した高圧の液冷媒は、第1膨張弁5及び第2膨張弁6で減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、熱源側熱交換器3に流入し、外気と熱交換して蒸発する。蒸発した低圧のガス冷媒は四方弁2を介して圧縮機1に吸入される(本発明の暖房経路に相当する)。(Heating operation)
The
この暖房運転時の各アクチュエータの動作を図3に示す。制御装置50は、第1膨張弁5を利用側熱交換器4の出口過冷却度SCが所定値となるように開度制御する。また、制御装置50は、第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の液冷媒が蒸発温度と凝縮温度の中間温度となるように第2膨張弁6を第2温度計T2の検出値により開度制御する。このように2つの膨張弁を制御することで第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の冷媒圧力を蒸発圧力と凝縮圧力との中間圧力となる中圧に保ち、アキュームレータ7に貯留される液冷媒を液配管20内に移動させ、中圧の液冷媒を貯留する。なお、第2温度計T2を圧力計とし、第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の液冷媒が蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となるように第2膨張弁6を開度制御してもよい。
The operation of each actuator during the heating operation is shown in FIG. The
制御装置50は、圧縮機1を、利用側の暖房負荷を制御パラメータとして回転数制御する。また、制御装置50は、利用側ファン4aを、冷媒の凝縮温度を制御パラメータとして回転数制御する。さらに、制御装置50は、熱源側ファン3aを、冷媒の蒸発温度を制御パラメータとして回転数制御する。
なお、これらの制御パラメータに必要な冷媒温度又は冷媒圧力を検出するために上記各センサー以外のセンサーを適宜冷凍サイクル装置100に配置することが可能である。The
In addition, in order to detect the refrigerant | coolant temperature or refrigerant | coolant pressure required for these control parameters, it is possible to arrange | position sensors other than said each sensor in the refrigerating-
この暖房運転時の冷媒の状態変化を図4を用いて説明する。
圧縮機1から吐出した高圧のガス冷媒が、利用側熱交換器4に流入する。利用側熱交換器4で放熱し凝縮した高圧の液冷媒は、第1膨張弁5で減圧され中圧の液冷媒となる。この中圧の液冷媒は、液配管20内に貯留される。中圧の液冷媒は、第2膨張弁6でさらに減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、熱源側熱交換器3に流入し、外気と熱交換して蒸発する。蒸発した低圧のガス冷媒は四方弁2を介して圧縮機1に吸入される。The state change of the refrigerant during the heating operation will be described with reference to FIG.
The high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the use
(除霜運転)
冷凍サイクル装置100の制御装置50は、除霜運転を開始モード(本発明の除霜開始回路に相当する)と霜取モード(本発明の霜取回路に相当する)の2つのモード(回路)を切り替えて実行する。
制御装置50は、暖房運転中に例えば第1温度計T1の検出値が所定値より低くなると、蒸発器として機能する熱源側熱交換器3に着霜したと判断する。
すると、制御装置50は、除霜運転の第1ステップとして開始モードを行う。開始モードは、図3に記載のように、まず四方弁2を暖房運転モードに維持するとともに、圧縮機1を暖房運転時と同一の回転数で運転する。そして、熱源側ファン3aと利用側ファン4aとを停止する。さらに、第1膨張弁5と第2膨張弁6とを暖房運転時よりも開度を開く(例えば全開開度)開度制御を行う。(Defrosting operation)
The
For example, when the detected value of the first thermometer T1 becomes lower than a predetermined value during the heating operation, the
Then, the
このように開始モードでは、第1膨張弁5と第2膨張弁6の開度を暖房運転時より開くことで、暖房運転時に第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の液配管20に貯留されていた中圧の液冷媒が熱源側熱交換器3に供給される。
開始モードは、例えば、開始から30秒間を計時手段で測定し、経過後に終了する。In this way, in the start mode, the opening of the
In the start mode, for example, 30 seconds from the start is measured by the time measuring means, and the start mode is ended after elapse.
開始モードの終了後、制御装置50は、除霜運転の第2ステップとして霜取モードを行う。霜取モードの冷媒の流れは、図1に示すように冷房運転と同様となる。霜取モードは、図3に記載のように、まず四方弁2を暖房運転モードから冷房運転モードに切り替える。そして、圧縮機1を設定された除霜周波数による回転数で運転する。さらに、第1膨張弁5は、設定された除霜開度に絞るとともに、第2膨張弁6は全開を維持する。なお、熱源側ファン3aと利用側ファン4aは停止状態を維持する。
After completion of the start mode, the
このように霜取モードでは、冷房運転と同様の冷媒の流れに制御することで、熱源側熱交換器3を凝縮器として機能させ、利用側熱交換器4を蒸発器として機能させるリバースデフロスト運転を行う。
なお、上記では第1膨張弁5を設定された除霜開度に絞り、利用側熱交換器4を蒸発器として吸熱し除霜効率を向上させる除霜運転としたが、第1膨張弁5を全開とし、圧縮機入力のみの熱量を熱源側熱交換器3に供給する除霜運転としてもよい。
霜取モードは、例えば、第1温度計T1や第1圧力計Pdの検出値が既定値まで上昇した段階で終了する。As described above, in the defrosting mode, by controlling the refrigerant flow to be the same as that in the cooling operation, the reverse defrost operation in which the heat source
In the above description, the
The defrosting mode is terminated when, for example, the detection value of the first thermometer T1 or the first pressure gauge Pd has increased to a predetermined value.
<効果>
実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100によれば、暖房運転時に液配管20内に蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となる中圧の液冷媒を予め貯留し、除霜運転の初期に行う開始モード時に2つの膨張弁を全開にして熱源側熱交換器3に中圧の液冷媒を流入させ熱源側熱交換器3を加熱する。すると、霜取モードに入る前に霜が融解するため、霜取モード(リバースデフロスト運転)の運転時間を短縮することができる。また、特別な加熱用熱源を設けることなく、熱源側熱交換器3を加熱することができるため、製造コストを抑え、無駄な除霜用エネルギーを消費することを防止することができる。<Effect>
According to the
実施の形態2.
次に、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200の構成を図5を参照して説明する。
<冷凍サイクル装置200の構成>
図5は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200の冷房運転及び除霜運転(霜取モード)における冷媒流れを示した冷媒回路図である。
Next, the configuration of the
<Configuration of
FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow in the cooling operation and the defrosting operation (defrosting mode) of the
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100に対して内部熱交換器8を備えている点のみ異なっているため、この構成を説明する。
内部熱交換器8は、第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の液配管20に配置されている。
また、内部熱交換器8には、液配管20から分岐し、圧縮機1の吸入側に接続されるバイパス管30が接続されている。バイパス管30には、内部熱交換器8に流入する高圧の液冷媒を減圧する第3膨張弁9が配置されている。内部熱交換器8は、冷凍サイクル装置が例えば冷房運転を行っているときに、内部熱交換器8を通過した液冷媒の一部をバイパス管30側に流入させ、第3膨張弁9にて減圧させて内部熱交換器8に流入させることで内部熱交換器8にて冷媒同士の熱交換を行い、利用側熱交換器4に供給する液冷媒の過冷却度を増加させる。また、内部熱交換器8は、冷凍サイクル装置が例えば暖房運転を行っているときに、内部熱交換器8に流入する液冷媒の一部をバイパス管30側に流入させ、第3膨張弁9にて減圧させて内部熱交換器8に流入させることで内部熱交換器8にて冷媒同士の熱交換を行い、熱源側熱交換器3に供給する液冷媒の過冷却度を増加させる。Since the
The
The
次に、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200が暖房運転から除霜運転に切り替わり、除霜運転が終了するまでの各アクチュエータの動作、及び、冷媒の状態を図5〜図7を用いて説明する。
<冷房運転、暖房運転、除霜運転の各動作>
図6は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200の各運転モードにおける各アクチュエータの制御内容を示した説明図である。
図7は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200の暖房運転時の冷媒の状態変化を示したモリエル線図である。Next, the operation of each actuator and the state of the refrigerant until the
<Operations of cooling operation, heating operation, and defrosting operation>
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the control contents of each actuator in each operation mode of the
FIG. 7 is a Mollier diagram showing changes in refrigerant state during heating operation of the
(冷房運転)
冷凍サイクル装置200の制御装置50は、冷房運転時において図5に示すように、四方弁2を冷房運転モードに切り替える。すると、圧縮機1から吐出した高圧のガス冷媒は、四方弁2を介して熱源側熱交換器3に流入する。熱源側熱交換器3で放熱し凝縮した高圧の液冷媒は、全開の第2膨張弁6を通過し、内部熱交換器8に流入する。内部熱交換器8を通過した液冷媒の一部はバイパス管30側に分岐し、第3膨張弁9にて減圧させて内部熱交換器8に再び流入することで内部熱交換器8にて冷媒同士の熱交換を行う。減圧された冷媒は内部熱交換器8内で蒸発し、利用側熱交換器4に供給される液冷媒の過冷却度を増加させる。蒸発したガス冷媒は、バイパス管30を経由してアキュームレータ7に流入する。
一方、内部熱交換器8を通過した液冷媒は液配管20を経由し、第1膨張弁5で減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、利用側熱交換器4に流入し、室内空気と熱交換して蒸発する。蒸発した低圧のガス冷媒は四方弁2を介して圧縮機1に吸入される。(Cooling operation)
The
On the other hand, the liquid refrigerant that has passed through the
この冷房運転時の各アクチュエータの動作を図6に示す。制御装置50は、第1膨張弁5を利用側熱交換器4の出口冷媒の過熱度SHにより開度制御するとともに、第2膨張弁6を全開とする。また、制御装置50は、第3膨張弁9を内部熱交換器8の出口冷媒の過熱度SHにて開度制御する。そして、圧縮機1を、利用側の冷房負荷を制御パラメータとして回転数制御する。また、制御装置50は、利用側ファン4aを、冷媒の蒸発温度を制御パラメータとして回転数制御する。さらに、制御装置50は、熱源側ファン3aを、冷媒の凝縮温度を制御パラメータとして回転数制御する。
なお、これらの制御パラメータに必要な冷媒温度又は冷媒圧力を検出するために上記各センサー以外のセンサーを適宜冷凍サイクル装置100に配置することが可能である。FIG. 6 shows the operation of each actuator during the cooling operation. The
In addition, in order to detect the refrigerant | coolant temperature or refrigerant | coolant pressure required for these control parameters, it is possible to arrange | position sensors other than said each sensor in the refrigerating-
(暖房運転)
冷凍サイクル装置200の制御装置50は、暖房運転時に四方弁2を暖房運転モードに切り替える。すると、圧縮機1から吐出した高圧のガス冷媒が、四方弁2を介してガス配管10を通り、利用側熱交換器4に流入する。利用側熱交換器4で放熱し凝縮した高圧の液冷媒は、第1膨張弁5及び第2膨張弁6で減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、熱源側熱交換器3に流入し、外気と熱交換して蒸発する。蒸発した低圧のガス冷媒は四方弁2を介して圧縮機1に吸入される。また、内部熱交換器8を流入する液冷媒の一部はバイパス管30側に分岐し、第3膨張弁9にて減圧させて内部熱交換器8に再び流入することで内部熱交換器8にて冷媒同士の熱交換を行う。減圧された冷媒は内部熱交換器8内で蒸発し、熱源側熱交換器3に供給される液冷媒の過冷却度を増加させる。蒸発したガス冷媒は、バイパス管30を経由してアキュームレータ7に流入する(本発明の暖房経路に相当する)。(Heating operation)
The
この暖房運転時の各アクチュエータの動作を図6に示す。制御装置50は、第1膨張弁5を利用側熱交換器4の出口過冷却度SCを所定値とするように開度制御する。また、第2膨張弁6を第2温度計T2の検出値により第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の液冷媒が蒸発温度と凝縮温度の中間温度となるように開度制御する。さらに、第3膨張弁9を内部熱交換器8の出口冷媒の過熱度SHが所定値となるように開度制御する。
このように3つの膨張弁を制御することで第1膨張弁5、第2膨張弁6、第3膨張弁9の間の液配管20の冷媒圧力を蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となる中圧に保ち、アキュームレータ7に貯留される液冷媒を液配管20内に移動させ、中圧の液冷媒を貯留する。なお、第2温度計T2を圧力計とし、第1膨張弁5、第2膨張弁6、第3膨張弁9の間の液冷媒が蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となるように第2膨張弁6を開度制御してもよい。The operation of each actuator during this heating operation is shown in FIG. The
By controlling the three expansion valves in this way, the refrigerant pressure in the
さらに、制御装置50は、圧縮機1を、利用側の暖房負荷を制御パラメータとして回転数制御する。また、制御装置50は、利用側ファン4aを、冷媒の凝縮温度を制御パラメータとして回転数制御する。さらに、制御装置50は、熱源側ファン3aを、冷媒の蒸発温度を制御パラメータとして回転数制御する。
なお、これらの制御パラメータに必要な冷媒温度又は冷媒圧力を検出するために上記各センサー以外のセンサーを適宜冷凍サイクル装置200に配置することが可能である。Further, the
In addition, in order to detect the refrigerant | coolant temperature or refrigerant | coolant pressure required for these control parameters, it is possible to arrange | position sensors other than said each sensor in the refrigerating-
この暖房運転時の冷媒の状態変化を図7を用いて説明する。
圧縮機1から吐出した高圧のガス冷媒が、利用側熱交換器4に流入する。利用側熱交換器4で放熱し凝縮した高圧の液冷媒は、第1膨張弁5で減圧され中圧の液冷媒となる。この中圧の液冷媒は、内部熱交換器8で第3膨張弁9で減圧された気液二相冷媒により冷却され、過冷却液冷媒として液配管20内に貯留される。中圧の過冷却液冷媒は、第2膨張弁6でさらに減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、熱源側熱交換器3に流入し、外気と熱交換して蒸発する。蒸発した低圧のガス冷媒は四方弁2を介して圧縮機1に吸入される。一方、第3膨張弁9と内部熱交換器8とを通過し、蒸発したガス冷媒は、過熱度SHの付いた低圧のガス冷媒となり圧縮機1に吸入される。The state change of the refrigerant during the heating operation will be described with reference to FIG.
The high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the use
(除霜運転)
冷凍サイクル装置200の制御装置50は、除霜運転を開始モード(本発明の除霜開始回路に相当する)と霜取モード(本発明の霜取回路に相当する)の2つのモードを切り替えて実行する。
制御装置50は、暖房運転中に例えば第1温度計T1の検出値が所定値より低くなると、蒸発器として機能する熱源側熱交換器3に着霜したと判断する。
すると、制御装置50は、除霜運転の第1ステップとして開始モードを行う。開始モードは、図6に記載のように、まず四方弁2を暖房運転モードに維持するとともに、圧縮機1を暖房運転時と同一の回転数で運転する。そして、熱源側ファン3aと利用側ファン4aとを停止する。さらに、第1膨張弁5と第2膨張弁6とを暖房運転時よりも開度を開き(例えば全開開度)、第3膨張弁9を全閉とする開度制御を行う。(Defrosting operation)
The
For example, when the detected value of the first thermometer T1 becomes lower than a predetermined value during the heating operation, the
Then, the
このように開始モードでは、第1膨張弁5と第2膨張弁6の開度を暖房運転時より開き、第3膨張弁9を全閉とすることで、暖房運転時に第1膨張弁5、第2膨張弁6、第3膨張弁9の間の液配管20に貯留されていた中圧の液冷媒が熱源側熱交換器3に供給される。
開始モードは、例えば、開始から30秒間を計時手段で測定し、経過後に終了する。As described above, in the start mode, the
In the start mode, for example, 30 seconds from the start is measured by the time measuring means, and the start mode is ended after elapse.
開始モードの終了後、制御装置50は、除霜運転の第2ステップとして霜取モードを行う。霜取モードの冷媒の流れは、図1に示すように冷房運転と同様となる。霜取モードは、図3に記載のように、まず四方弁2を暖房運転モードから冷房運転モードに切り替える。そして、圧縮機1を設定された除霜周波数による回転数で運転する。さらに、第1膨張弁5は、設定された除霜開度に絞るとともに、第2膨張弁6を全開、第3膨張弁9を全閉に維持する。なお、熱源側ファン3aと利用側ファン4aは、停止状態を維持する。
After completion of the start mode, the
このように霜取モードでは、冷房運転と同様の冷媒の流れに制御することで、熱源側熱交換器3を凝縮器として機能させ、利用側熱交換器4を蒸発器として機能させるリバースデフロスト運転を行う。
なお、上記では第1膨張弁5を設定された除霜開度に絞り、利用側熱交換器4を蒸発器として吸熱し除霜効率を向上させる除霜運転としたが、第1膨張弁5を全開とし、圧縮機入力のみの熱量を熱源側熱交換器3に供給する除霜運転としてもよい。
霜取モードは、例えば、第1温度計T1や第1圧力計Pdの検出値が既定値まで上昇した段階で終了する。As described above, in the defrosting mode, by controlling the refrigerant flow to be the same as that in the cooling operation, the reverse defrost operation in which the heat source
In the above description, the
The defrosting mode is terminated when, for example, the detection value of the first thermometer T1 or the first pressure gauge Pd has increased to a predetermined value.
<効果>
実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200によれば、内部熱交換器8を備えた冷凍サイクル装置200においても、暖房運転時に液配管20内に蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となる中圧の液冷媒を予め貯留し、除霜運転の初期に行う開始モード時に3つの膨張弁(第1膨張弁5、第2膨張弁6、第3膨張弁9)を調整して熱源側熱交換器3に中圧の液冷媒を流入させ熱源側熱交換器3を加熱する。すると、霜取モードに入る前に霜が融解するため、霜取モード(リバースデフロスト運転)の運転時間を短縮することができる。また、特別な加熱用熱源を設けることなく、熱源側熱交換器3を加熱することができるため、製造コストを抑え、無駄な除霜用エネルギーを消費することを防止することができる。<Effect>
According to the
実施の形態3.
次に、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置300の構成を図8を参照して説明する。
<冷凍サイクル装置300の構成>
図8は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置300の冷房運転及び除霜運転(霜取モード)における冷媒流れを示した冷媒回路図である。
Next, the configuration of the
<Configuration of
FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow in the cooling operation and the defrosting operation (frost removal mode) of the
実施の形態3に係る冷凍サイクル装置300は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100に対してアキュームレータ7を有しない点のみ異なっているため、この構成を説明する。なお、実施の形態3に係る、冷房運転、暖房運転、除霜運転のときの各アクチュエータの動作は、実施の形態1に係る図3に記載の制御内容と同一である。
実施の形態3に係る冷凍サイクル装置300は暖房運転時に余剰な液冷媒を貯留するアキュームレータ7を設けていないが、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同様に、第1膨張弁5と第2膨張弁6との間の液配管20に暖房運転時の余剰冷媒を中圧の液冷媒として貯留するため、アキュームレータ7が構成上なくても、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同一の運転が可能となっている。Since the
Although the
<効果>
実施の形態3に係る冷凍サイクル装置300によれば、暖房運転時に液配管20内に蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となる中圧の液冷媒を予め貯留し、除霜運転の初期に行う開始モード時に第1膨張弁5と第2膨張弁6とを全開にして熱源側熱交換器3に中圧の液冷媒を流入させ熱源側熱交換器3を加熱する。すると、アキュームレータ7が構成上無くても、暖房運転が可能となり、また、霜取モードに入る前に霜が融解するため、霜取モード(リバースデフロスト運転)の運転時間を短縮することができる。また、特別な加熱用熱源を設けることなく、熱源側熱交換器3を加熱することができるため、製造コストを抑え、無駄な除霜用エネルギーを消費することを防止することができる。<Effect>
According to the
実施の形態4.
次に、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置400の構成を図9を参照して説明する。
<冷凍サイクル装置400の構成>
図9は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置400の冷房運転及び除霜運転(霜取モード)における冷媒流れを示した冷媒回路図である。
Next, the configuration of the
<Configuration of
FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow in the cooling operation and the defrosting operation (frost removal mode) of the
実施の形態4に係る冷凍サイクル装置400は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100に対してアキュームレータ7を有しない点と、中圧レシーバータンク11を備えた点が異なっているため、この構成を説明する。なお、実施の形態4に係る、冷房運転、暖房運転、除霜運転のときの各アクチュエータの動作は、実施の形態1に係る図3に記載の制御内容と同一である。
実施の形態4に係る冷凍サイクル装置400は、暖房運転時に余剰な液冷媒を貯留するアキュームレータ7の代わりに、第1膨張弁5と第2膨張弁6との間に中圧レシーバータンク11を備え、暖房運転時の余剰冷媒を中圧の液冷媒として貯留する。よって、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同一の運転が可能となっている。The
The
<効果>
実施の形態4に係る冷凍サイクル装置400によれば、暖房運転時に中圧レシーバータンク11及び液配管20内に蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となる中圧の液冷媒を予め貯留し、除霜運転の初期に行う開始モード時に第1膨張弁5と第2膨張弁6とを全開にして熱源側熱交換器3に中圧の液冷媒を流入させ熱源側熱交換器3を加熱する。すると、霜取モードに入る前に霜が融解するため、霜取モード(リバースデフロスト運転)の運転時間を短縮することができる。また、特別な加熱用熱源を設けることなく、熱源側熱交換器3を加熱することができるため、製造コストを抑え、無駄な除霜用エネルギーを消費することを防止することができる。<Effect>
According to the
実施の形態5.
次に、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置500の構成を図10を参照して説明する。
<冷凍サイクル装置500の構成>
図10は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置500の冷房運転及び除霜運転(霜取モード)における冷媒流れを示した冷媒回路図である。
Next, the configuration of the
<Configuration of
FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow in the cooling operation and the defrosting operation (frost removal mode) of the
実施の形態5に係る冷凍サイクル装置500は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200に対して、内部熱交換器8を通過するバイパス管30を圧縮機1の中間圧力部分に接続した点のみが異なっている。
なお、実施の形態5に係る、冷房運転、暖房運転、除霜運転のときの各アクチュエータの動作は、実施の形態2に係る図6に記載の制御内容と同一である。
実施の形態5に係る冷凍サイクル装置500は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200と同様に、第1膨張弁5、第2膨張弁6、第3膨張弁9の間の液配管20に暖房運転時の余剰冷媒を中圧の液冷媒として貯留するため、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置200と同一の運転が可能となっている。また、内部熱交換器8にて冷媒同士を熱交換し、蒸発したガス冷媒を圧縮機1の中間圧力にインジェクションし、圧縮機1の吐出冷媒温度を抑制している。The
The operation of each actuator during the cooling operation, the heating operation, and the defrosting operation according to the fifth embodiment is the same as the control content described in FIG. 6 according to the second embodiment.
Similar to the
<効果>
実施の形態5に係る冷凍サイクル装置500によれば、内部熱交換器8を備えた冷凍サイクル装置200においても、暖房運転時に液配管20内に蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となる中圧の液冷媒を予め貯留し、除霜運転の初期に行う開始モード時に3つの膨張弁(第1膨張弁5、第2膨張弁6、第3膨張弁9)を調整して熱源側熱交換器3に中圧の液冷媒を流入させ熱源側熱交換器3を加熱する。すると、霜取モードに入る前に霜が融解するため、霜取モード(リバースデフロスト運転)の運転時間を短縮することができる。また、特別な加熱用熱源を設けることなく、熱源側熱交換器3を加熱することができるため、製造コストを抑え、無駄な除霜用エネルギーを消費することを防止することができる。<Effect>
According to the
実施の形態6.
次に、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置600の構成を図11を参照して説明する。
<冷凍サイクル装置600の構成>
図11は、実施の形態6に係る冷凍サイクル装置600の冷房運転及び除霜運転(霜取モード)における冷媒流れを示した冷媒回路図である。
Next, the configuration of the
<Configuration of
FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow in a cooling operation and a defrosting operation (defrosting mode) of the
実施の形態6に係る冷凍サイクル装置600は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100に対して複数の熱源側熱交換器3を備えた点が異なっているため、この構成を説明する。なお、実施の形態6に係る、冷房運転、暖房運転、除霜運転のときの各アクチュエータの動作は、実施の形態1に係る図3に記載の制御内容と同一である。
実施の形態6に係る冷凍サイクル装置600は、暖房運転時に複数の第1膨張弁5と複数の第2膨張弁6との間の液配管20に中圧の液冷媒を貯留する。よって、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と同一の運転が可能となっている。Since the
The
<効果>
実施の形態6に係る冷凍サイクル装置600によれば、暖房運転時に液配管20内に蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力となる中圧の液冷媒を予め貯留し、除霜運転の初期に行う開始モード時に複数の第1膨張弁5と複数の第2膨張弁6とを全開にして熱源側熱交換器3に中圧の液冷媒を流入させ熱源側熱交換器3を加熱する。すると、霜取モードに入る前に霜が融解するため、霜取モード(リバースデフロスト運転)の運転時間を短縮することができる。また、特別な加熱用熱源を設けることなく、熱源側熱交換器3を加熱することができるため、製造コストを抑え、無駄な除霜用エネルギーを消費することを防止することができる。<Effect>
According to the
なお、実施の形態1〜6に係る各冷凍サイクル装置100、200、300、400、500、600の構成は、それぞれ部分的に組み合わせて採用することが可能である。
In addition, the structure of each
1 圧縮機、2 四方弁(本発明の流路切替弁に相当する)、3 熱源側熱交換器、3a 熱源側ファン、4 利用側熱交換器、4a 利用側ファン、5 第1膨張弁、6 第2膨張弁、7 アキュームレータ、8 内部熱交換器、9 第3膨張弁、10 ガス配管、11 中圧レシーバータンク、20 液配管、30 バイパス管、50 制御装置、100,200,300,400,500,600 冷凍サイクル装置、Pd 第1圧力計、Ps 第2圧力計、T1 第1温度計、T2 第2温度計。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor, 2 Four way valve (equivalent to the flow-path switching valve of this invention), 3 Heat source side heat exchanger, 3a Heat source side fan, 4 Use side heat exchanger, 4a Use side fan, 5 1st expansion valve, 6 Second expansion valve, 7 Accumulator, 8 Internal heat exchanger, 9 Third expansion valve, 10 Gas pipe, 11 Medium pressure receiver tank, 20 Liquid pipe, 30 Bypass pipe, 50 Control device, 100, 200, 300, 400 , 500,600 Refrigeration cycle apparatus, Pd first pressure gauge, Ps second pressure gauge, T1 first thermometer, T2 second thermometer.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、流路切替弁と、利用側熱交換器と、第1膨張弁と、第2膨張弁と、熱源側熱交換器と、を備えた冷凍サイクル装置であって、少なくとも暖房運転と、除霜運転とを前記流路切替弁を切り替えて制御する制御装置を有し、前記制御装置は、前記暖房運転の時に、前記圧縮機、前記利用側熱交換器、前記第1膨張弁、前記第2膨張弁、前記熱源側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒が循環する暖房経路を形成し、前記除霜運転の時に、前記暖房経路において、前記圧縮機を運転した状態で、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁の開度を前記暖房運転より開いて冷媒を循環させる除霜開始回路と、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記第2膨張弁、前記第1膨張弁、前記利用側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる霜取回路と、を形成するものである。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a compressor, a flow path switching valve, a use side heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a heat source side heat exchanger. A control device that controls at least the heating operation and the defrosting operation by switching the flow path switching valve, and the control device includes the compressor, the use side heat during the heating operation. exchanger, the first expansion valve, the second expansion valve, the heat source-side heat exchanger, the refrigerant in the order of the compressor to form a heating path for circulating at the time of the defrosting operation, in the heating path, wherein In a state where the compressor is operated, the defrosting start circuit for circulating the refrigerant by opening the opening of the first expansion valve and the second expansion valve from the heating operation, the compressor, the heat source side heat exchanger, The order of the second expansion valve, the first expansion valve, the use side heat exchanger, and the compressor And it forms a defroster circuit for circulating a refrigerant, a.
Claims (9)
少なくとも暖房運転と、除霜運転とを前記流路切替弁を切り替えて制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、
前記暖房運転の時に、
前記圧縮機、前記利用側熱交換器、前記第1膨張弁、前記第2膨張弁、前記熱源側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒が循環する暖房経路を形成し、
前記除霜運転の時に、
前記暖房経路において、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁の開度を前記暖房運転より開いて冷媒を循環させる除霜開始回路と、
前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記第2膨張弁、前記第1膨張弁、前記利用側熱交換器、前記圧縮機の順に冷媒が循環させる霜取回路と、
を形成する冷凍サイクル装置。A refrigeration cycle apparatus comprising a compressor, a flow path switching valve, a use side heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a heat source side heat exchanger,
A control device that controls at least the heating operation and the defrosting operation by switching the flow path switching valve;
The controller is
During the heating operation,
Forming a heating path through which refrigerant circulates in the order of the compressor, the use side heat exchanger, the first expansion valve, the second expansion valve, the heat source side heat exchanger, and the compressor;
During the defrosting operation,
In the heating path, a defrosting start circuit for circulating the refrigerant by opening the opening of the first expansion valve and the second expansion valve from the heating operation;
A defrost circuit in which refrigerant is circulated in the order of the compressor, the heat source side heat exchanger, the second expansion valve, the first expansion valve, the use side heat exchanger, and the compressor;
Forming refrigeration cycle equipment.
前記暖房運転の時に、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁との間の冷媒の圧力が、前記圧縮機の吐出側の冷媒の圧力と前記圧縮機の吸入側の冷媒の圧力との間の中間圧力となるように前記第1膨張弁と前記第2膨張弁の開度を制御する請求項1に記載の冷凍サイクル装置。The controller is
During the heating operation, the pressure of the refrigerant between the first expansion valve and the second expansion valve is between the pressure of the refrigerant on the discharge side of the compressor and the pressure of the refrigerant on the suction side of the compressor. The refrigerating-cycle apparatus of Claim 1 which controls the opening degree of a said 1st expansion valve and a said 2nd expansion valve so that it may become the intermediate pressure of this.
前記除霜開始回路を形成した時に前記第1膨張弁と前記第2膨張弁とを全開開度とする請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。The controller is
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 or 2, wherein when the defrost start circuit is formed, the first expansion valve and the second expansion valve are fully opened.
前記霜取回路を形成した時に前記第1膨張弁と前記第2膨張弁とを全開開度とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。The controller is
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the first expansion valve and the second expansion valve are fully opened when the defrost circuit is formed.
前記バイパス管には、冷媒同士を熱交換する内部熱交換器及び第3膨張弁が配置され、
前記制御装置は、
前記暖房運転の時に、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁との間の冷媒の圧力が、前記圧縮機の吐出側の冷媒の圧力と前記圧縮機の吸入側の冷媒の圧力との間の中間圧力となるように前記第1膨張弁、前記第2膨張弁、前記第3膨張弁の開度を制御する請求項1に記載の冷凍サイクル装置。A bypass for branching a part of the refrigerant between the first expansion valve and the second expansion valve to join the suction side of the compressor between the first expansion valve and the second expansion valve The tube is connected,
In the bypass pipe, an internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerants and a third expansion valve are arranged,
The controller is
During the heating operation, the pressure of the refrigerant between the first expansion valve and the second expansion valve is between the pressure of the refrigerant on the discharge side of the compressor and the pressure of the refrigerant on the suction side of the compressor. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the opening degree of the first expansion valve, the second expansion valve, and the third expansion valve is controlled so as to be an intermediate pressure.
前記霜取回路を形成した時に前記第1膨張弁と前記第2膨張弁とを全開開度とし、前記第3膨張弁を全閉開度とする請求項5に記載の冷凍サイクル装置。The controller is
The refrigeration cycle apparatus according to claim 5, wherein when the defrosting circuit is formed, the first expansion valve and the second expansion valve are fully opened, and the third expansion valve is fully closed.
前記除霜開始回路を形成した後、前記霜取回路を形成する請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。The controller is
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the defrosting circuit is formed after the defrosting start circuit is formed.
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