JP4065313B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた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 including a compressor and an expander.
いわゆる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、膨張弁の代わりに膨張機を備えた装置が知られている。この種の冷凍サイクル装置では、膨張機を用いることにより、冷媒が膨張する過程の膨張エネルギーを電力又は機械力の形で回収することができ、その回収エネルギーの分だけサイクルの効率を向上させることができる。 In a so-called vapor compression refrigeration cycle apparatus, an apparatus having an expander instead of an expansion valve is known. In this type of refrigeration cycle apparatus, by using an expander, the expansion energy in the process of expansion of the refrigerant can be recovered in the form of electric power or mechanical force, and the efficiency of the cycle is improved by the amount of the recovered energy. Can do.
膨張機を備えた冷凍サイクル装置では、圧縮機だけでなく、膨張機にも潤滑油が必要となる。この要求に対処するため、冷媒に混ざって冷媒回路を循環する潤滑油の濃度を高くし、膨張機に潤滑油を供給することが考えられる。しかしながら、冷媒中の潤滑油濃度が高くなると、熱交換器での冷媒側の熱伝達率が低下し、冷凍サイクル性能が低下する。そこで、冷媒回路上に油分離器を設ける冷凍サイクル装置が提案されている。例えば、特開2003−240366号公報には、膨張機と蒸発器の間に設けられた油分離器と、油分離器と圧縮機の入口側配管とを接続する油送り管とを備えた冷凍空調装置が開示されている。 In a refrigeration cycle apparatus equipped with an expander, lubricating oil is required not only for the compressor but also for the expander. In order to cope with this requirement, it is conceivable to increase the concentration of the lubricating oil mixed in the refrigerant and circulate through the refrigerant circuit and supply the lubricating oil to the expander. However, when the lubricating oil concentration in the refrigerant increases, the heat transfer coefficient on the refrigerant side in the heat exchanger decreases, and the refrigeration cycle performance decreases. Therefore, a refrigeration cycle apparatus in which an oil separator is provided on the refrigerant circuit has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-240366 discloses a refrigeration provided with an oil separator provided between an expander and an evaporator, and an oil feed pipe connecting the oil separator and an inlet side pipe of a compressor. An air conditioner is disclosed.
さらに、上記文献(図6)では、放熱器と膨張機との間の冷媒と潤滑油が熱交換する熱交換器を備え、油分離器内の潤滑油とその潤滑油に溶解している液冷媒との冷凍能力を、放熱器と膨張機との間の冷媒で回収する構成が提案されている。 Furthermore, in the above document (FIG. 6), a heat exchanger in which the refrigerant and the lubricating oil between the radiator and the expander exchange heat is provided, and the lubricating oil in the oil separator and the liquid dissolved in the lubricating oil The structure which collect | recovers the refrigerating capacity with a refrigerant | coolant with the refrigerant | coolant between a heat radiator and an expander is proposed.
しかし、特開2003−240366号公報に開示された冷凍空調装置では、冷媒と潤滑油の熱交換量、即ち圧縮機に戻る潤滑油の温度を調整できず、高負荷時に圧縮機に吸入される冷媒の温度が上昇し、圧縮機から吐出される冷媒の温度が過昇する可能性がある。圧縮機から吐出される冷媒の温度が過昇すると、圧縮機のシール部材の損傷や潤滑油の劣化が生じ、ひいては圧縮機の信頼性が低下する。 However, in the refrigerating and air-conditioning apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-240366, the heat exchange amount between the refrigerant and the lubricating oil, that is, the temperature of the lubricating oil returning to the compressor cannot be adjusted, and is sucked into the compressor at a high load. There is a possibility that the temperature of the refrigerant will rise and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor will rise excessively. If the temperature of the refrigerant discharged from the compressor rises excessively, the seal member of the compressor is damaged and the lubricant is deteriorated, and the reliability of the compressor is lowered.
また、放熱器と膨張機との間の冷媒の温度と、膨張機と蒸発器との間に配置された油分離器で分離された潤滑油との温度差は小さい。そのため、放熱器と膨張機との間の冷媒と、油分離器で分離された潤滑油とを熱交換させることによってその潤滑油を加熱するとなると、加熱器の容量が大型化するという問題もある。 Further, the temperature difference between the refrigerant temperature between the radiator and the expander and the lubricating oil separated by the oil separator disposed between the expander and the evaporator is small. For this reason, when the lubricant is heated by exchanging heat between the refrigerant between the radiator and the expander and the lubricant separated by the oil separator, there is a problem that the capacity of the heater increases. .
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機へ戻す潤滑油の温度を適正に制御して圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇を防止するとともに、圧縮機と放熱器との間の冷媒と潤滑油とを熱交換させることで、冷媒と潤滑油の温度差を大きくし、加熱器を小型化することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to appropriately control the temperature of the lubricating oil returned to the compressor to prevent an excessive increase in the temperature of the refrigerant discharged from the compressor. At the same time, heat exchange is performed between the refrigerant and the lubricating oil between the compressor and the radiator, thereby increasing the temperature difference between the refrigerant and the lubricating oil and reducing the size of the heater.
すなわち、本発明は、
圧縮機、放熱器、膨張機、油分離器及び蒸発器がこの順に接続されてなる冷媒回路と、
油分離器で分離された潤滑油を圧縮機又は冷媒回路における蒸発器と圧縮機との間に供給する、冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、
を備えた冷凍サイクル装置を提供する。
That is, the present invention
A refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expander, an oil separator and an evaporator are connected in this order;
An oil supply passage provided separately from the refrigerant circuit, for supplying the lubricating oil separated by the oil separator between the evaporator and the compressor in the compressor or refrigerant circuit;
A heater for heating the lubricating oil in the oil supply passage;
A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage;
A refrigeration cycle apparatus comprising:
上記の冷凍サイクル装置によれば、冷媒回路に油分離器を設けたので、蒸発器に流入する潤滑油の量を低減することができる。これにより、蒸発器での冷媒側の伝熱性能を向上させることができ、冷凍サイクルの効率の向上を図ることができる。また、流量調整手段によって、加熱器における潤滑油と冷媒の熱交換量を調整することが可能となっている。これにより、圧縮機に対して適切な量及び温度の潤滑油を供給することができ、圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇が防止され、ひいては圧縮機の信頼性が高まる。また、圧縮機から吐出された冷媒と、油分離器で分離された潤滑油の温度差は大きいので、それら冷媒と潤滑油が熱交換する加熱器を小型化することができる。 According to the above refrigeration cycle apparatus, since the oil separator is provided in the refrigerant circuit, the amount of lubricating oil flowing into the evaporator can be reduced. Thereby, the heat transfer performance on the refrigerant side in the evaporator can be improved, and the efficiency of the refrigeration cycle can be improved. Further, the heat exchange amount between the lubricating oil and the refrigerant in the heater can be adjusted by the flow rate adjusting means. As a result, an appropriate amount and temperature of lubricating oil can be supplied to the compressor, and an excessive increase in the temperature of the refrigerant discharged from the compressor can be prevented, thereby improving the reliability of the compressor. Moreover, since the temperature difference between the refrigerant discharged from the compressor and the lubricating oil separated by the oil separator is large, the heater that exchanges heat between the refrigerant and the lubricating oil can be downsized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1に示すように、本実施の形態1に係る冷凍サイクル装置10Aは、圧縮機1、放熱器2、膨張機3、油分離器9及び蒸発器5がこの順に接続されてなる冷媒回路11を備えている。また、冷凍サイクル装置10Aは、油分離器9の潤滑油を圧縮機1に供給するための油供給通路として、油供給管7を備えている。油供給管7は、冷媒回路11の冷媒配管とは別に設けられた配管からなる。油供給管7の一端は油分離器9に接続され、他端は圧縮機1の入口側配管13(すなわち、蒸発器5と圧縮機1との間の冷媒配管)に接続されている。この油供給管7には、加熱器6A及び弁8が設けられている。弁8は開度を制御可能な弁であり、その開度制御により油供給管7を流通する潤滑油の流量を調整する流量調整手段として構成されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, a
冷媒回路11に充填された冷媒は、運転時に高圧部分(圧縮機1から放熱器2を経て膨張機3に至る部分)において超臨界状態となる冷媒である。本実施の形態1の冷媒回路11には、そのような冷媒として二酸化炭素(CO2)が充填されている。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではない。
The refrigerant filled in the
圧縮機1には、例えば、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機等を好適に用いることができる。ただし、圧縮機1の形式等は何ら限定されるものではない。 For the compressor 1, for example, a rotary compressor, a scroll compressor, or the like can be suitably used. However, the format of the compressor 1 is not limited at all.
膨張機3の形式等も何ら限定されない。膨張機3として、例えばロータリー式、スクロール式等の膨張機構を備えた膨張機を好適に用いることができる。
The type of the
膨張機3には、発電機4が接続されている。発電機4は、膨張機3で回収した冷媒の膨張エネルギーを電気エネルギーに変換する。なお、図1では、発電機4と膨張機3とを別々に図示しているが、発電機4は膨張機3に内蔵されていてもよい。
A
また、圧縮機1のモータ駆動軸と膨張機3の駆動軸とが接続されていてもよい。すなわち、圧縮機1と膨張機3を同一の密閉容器内に配置し、両者を駆動軸で連結して一体化した構造を持つ膨張機一体型圧縮機を本冷凍サイクル装置10Aに採用することができる。このとき、発電機4は必要としない。
Further, the motor drive shaft of the compressor 1 and the drive shaft of the
放熱器2及び蒸発器5の構成も何ら限定されない。放熱器2又は蒸発器5として、例えば空冷式又は水冷式の熱交換器等を利用してもよい。
The configurations of the
油分離器9の構成も特に限定されるものではないが、膨張機3から吐出された冷媒は、気液2相状態にあるので、気液2相状態の冷媒から潤滑油を効率よく分離できることが望まれる。液体状の冷媒よりも潤滑油の比重が大きくなる点に着目し、例えば、図7に示すような構造の油分離器9を好適に採用できる。図7に示す油分離器9は、膨張機3から吐出された冷媒を受け入れて静置する容器19を備えている。容器19の底部には油供給管7が接続され、容器19の側面部には潤滑油20の上に貯まった液体状の冷媒21Lおよび気体状の冷媒21Gを蒸発器5に送るための二股の冷媒配管11pが接続されている。
The configuration of the
加熱器6Aは、油供給管7の潤滑油と、圧縮機1と放熱器2との間の高圧冷媒とを直接的に熱交換させる。圧縮機1と放熱器2との間の高温高圧の冷媒と油供給管7を流通する潤滑油の温度差は大きい。したがって、特開2003−240366号公報に記載されているように、放熱器から吐出された低温高圧の冷媒と油供給管を流通する潤滑油とを熱交換させる場合に比して、加熱器6Aは小型で済む。
The heater 6 </ b> A directly exchanges heat between the lubricating oil in the
上記加熱器6Aには、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器等を好適に利用することができる。また、専用の熱交換器を用いずに、例えば、油供給管7と冷媒回路11の冷媒配管とを平行に並べて接触させる、さらにはその状態で接合する(例えばロウ接する)ことによって、加熱器6Aを構成することも可能である。
For the
加熱器6Aとして内側流路と外側流路とを備えた二重管式熱交換器を用いる場合、内側流路に冷媒を流し、外側流路に潤滑油を流すようにしてもよい。このことにより、高圧冷媒の圧力損失の増加を抑えることができる。逆に、内側流路に潤滑油を流し、外側流路に冷媒を流すことも可能である。この場合、潤滑油の圧力損失が低減し、潤滑油の流量を十分に確保することができる。なお、加熱器6Aは、冷媒と潤滑油とを対向状態で流通させる、いわゆる対向流式の熱交換器であることが好ましい。
When a double tube heat exchanger having an inner flow path and an outer flow path is used as the
冷媒回路11の冷媒配管の一部である、圧縮機1の入口側配管13には、圧縮機1に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ12が設けられている。また、蒸発器5には、冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサ14が設けられている。吸入温度センサ12と蒸発温度センサ14は、実質的に冷媒温度を検出するものであればよい。したがって、吸入温度センサ12と蒸発温度センサ14は、配管内の冷媒温度を直接検出するものであってもよく、配管の壁面温度を検出すること等により冷媒温度を間接的に検出するものであってもよい。また、蒸発温度センサ14は、低圧側冷媒の蒸発温度を検出できればよく、膨張機3と蒸発器5の間に設けられていてもよい。
An
さらに、冷凍サイクル装置10Aには、コントローラ15が設けられている。コントローラ15は、吸入温度センサ12と蒸発温度センサ14の検出信号を受け、各センサ12,14による検出値(検出温度)を識別する。そして、その識別した検出値に基づいて、弁8の開度を制御する。これにより、圧縮機1に吸入される冷媒の温度と蒸発器5における冷媒の蒸発温度との差、いわゆる過熱度を適切に制御することができる。過熱度の適切な制御により、圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇を防ぐことができる。なお、コントローラ15は弁8の制御のために設けられた専用のコントローラである必要はなく、圧縮機1の制御等も行ってもよいことは勿論である。
Further, a
吸入温度センサ12は、圧縮機1の入口側配管13と油供給管7との合流点から見て圧縮機1側に配置されている。このような位置に吸入温度センサ12を配置すれば、圧縮機1に吸入される直前の冷媒の温度を正確に測定することが可能である。
The
次に、冷凍サイクル装置10Aの運転動作について説明する。冷媒回路11において、圧縮機1から吐出された冷媒は、加熱器6Aで潤滑油を加熱すると同時に自らは放熱する。さらに、冷媒は放熱器2で放熱し、膨張機3で膨張した後、油分離器9において潤滑油から分離される。次いで、冷媒は蒸発器5において吸熱した後、圧縮機1に吸入される。
Next, the operation of the
一方、油分離器9で分離された潤滑油は、油供給管7を流通し、加熱器6Aで冷媒と熱交換することによって加熱される。そして、加熱後の潤滑油は、圧縮機1の入口側配管13に流れ込み、蒸発器5からの冷媒と合流して圧縮機1に流入する。これにより、圧縮機1に潤滑油が供給される。なお、潤滑油の流量は弁8によって調整される。
On the other hand, the lubricating oil separated by the
コントローラ15は、圧縮機1の入口における冷媒の温度と蒸発器5における冷媒の蒸発温度とに基づいて弁8の開度を制御する。前述したように、油供給管7の潤滑油は加熱器6Aで加熱されるため、圧縮機1に流入する冷媒と潤滑油の温度は、加熱器6Aに流入する潤滑油の量が多いほど高くなる。そこで、本実施の形態1では、コントローラ15は、圧縮機1の入口における冷媒の温度と蒸発器5における冷媒の蒸発温度との差である過熱度が予め定めた所定値(目標値)に近づくように、弁8の開度を制御する。例えば、コントローラ15は、過熱度が所定値以上のときには弁8の開度を小さくし、過熱度が所定値未満のときには弁8の開度を大きくする。
The
あるいは、過熱度が予め定めた所定範囲内(目標範囲内)に収まるように弁8の開度を制御してもよい。過熱度が所定範囲を超える場合には弁8の開度を小さくし、過熱度が所定範囲を下回る場合には弁8の開度を大きくする。このようにすれば、弁8が絶えず開閉することが防止され、弁8の故障の可能性を減ずることができる。なお、過熱度の目標値又は目標範囲は、冷凍サイクル装置10Aの運転状況に応じて変化させてもよい。
Alternatively, the opening degree of the
以上のように、本実施の形態1によれば、油供給管7の潤滑油を圧縮機1と放熱器2との間の高圧冷媒で加熱することとしたので、加熱器6Aを小型化できる。また、潤滑油及び潤滑油に溶解している液冷媒の冷凍能力を冷媒回路内で回収することができ、サイクル全体の冷凍効率を向上させることができる。さらに、弁8の開度を制御することで、過熱度を常に所定値又は所定範囲内に制御できるので、圧縮機1が液圧縮を行う危険を回避できる。
As described above, according to the first embodiment, since the lubricating oil in the
すなわち、本冷凍サイクル装置10Aでは、高圧冷媒を潤滑油で冷却することにより、冷媒回路11の高圧部分の圧力を低下させることができ、圧縮機1の負荷を低減することができる。したがって、冷凍サイクルのCOP(成績係数;coefficient of performance)、具体的には、空気や水等の対象物を冷却する場合のCOPを向上させることができる。また、冷媒は加熱器6Aにおいて冷却されるので、放熱器2における必要放熱量を低減することができる。したがって、放熱器2のコンパクト化を図ることも可能である。
That is, in this
また、本実施の形態1によれば、油供給管7に開度を制御可能な弁8が設けられているので、加熱器6Aに対する潤滑油の供給量を自由に調整することができる。また、圧縮機1の入口における冷媒の温度と蒸発器5における冷媒の蒸発温度とに基づいて弁8の開度を制御することにより、圧縮機1に吸入される冷媒の過熱度を制御することができる。そのため、圧縮機1が液圧縮を行う危険を回避でき、圧縮機1の信頼性を向上させることができる。それゆえ、冷凍効率と圧縮機1の信頼性の向上を高度に両立させることが可能となる。
Further, according to the first embodiment, since the
さらに、蒸発器5には、油分離器9で潤滑油と分離された後の冷媒が流通する。そのため、蒸発器5に潤滑油が流れ込むことを抑制することができるので、蒸発器5の冷媒側の熱伝達率を高めることができ、蒸発器5の性能を向上させることができる。したがって、冷凍効率を更に向上させることができる。
Further, the refrigerant after being separated from the lubricating oil by the
(実施の形態2)
図2に示すように、本実施の形態2の冷凍サイクル装置10Bは、実施の形態1の冷凍サイクル装置10Aに、さらに、圧縮機1から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ16を設けるとともに、加熱器6Aに代えて加熱器6Bを採用したものである。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 2, the
冷凍サイクル装置10Bには、コントローラ15が設けられている。コントローラ15は、吸入温度センサ12と蒸発温度センサ14と吐出温度センサ16の検出信号を受け、弁8の開度を制御する。なお、コントローラ15は弁8の制御のために設けられた専用のコントローラである必要はなく、圧縮機1の制御を行うコントローラに兼用されていてもよい。
A
コントローラ15は、圧縮機1に吸入される冷媒の温度T1(吸入温度T1という)と、圧縮機1から吐出される冷媒の温度T2(吐出温度T2という)と、蒸発器5における冷媒の蒸発温度T3とに基づいて弁8の開度を制御する。図3は、コントローラ15による弁8の制御フローチャートである。このフローチャートで表される制御は、例えば、一定時間毎に繰り返し行われる。
The
コントローラ15は、ステップS1において、吐出温度T2が予め定めた所定値Tb以上であるかどうか判断する。吐出温度T2が所定値Tb以上であると判断した場合には、ステップS4において、弁8の開度を小さくする。弁8の開度を小さくすると、(T1−T3)で表される過熱度TSHが低下する。過熱度TSHの低下に伴い、吐出温度T2が低下するので、該吐出温度T2が過昇することによる、圧縮機1のシール部材の損傷や潤滑油の劣化を回避できる。
In step S1, the
S1において、吐出温度T2が所定値Tb未満であると判断した場合には、ステップS2に進み、過熱度TSHが予め定めた所定値Ta以上かどうかを判断する。過熱度TSHが所定値Ta以上であると判断した場合には、ステップS4において、弁8の開度を小さくする。これにより、過熱度TSHが低下し、吐出温度T2が低下するので、該吐出温度T2が過昇することによる、圧縮機1のシール部材の損傷や潤滑油の劣化を回避できる。他方、ステップS2において、過熱度TSHが所定値Ta未満であると判断した場合には、ステップS3において、弁8の開度を大きくする。これにより過熱度TSHが上昇して所定値Taに近づくので、冷凍サイクルの効率が高まる。
In S1, when it is determined that the discharge temperature T2 is lower than the predetermined value Tb, the process proceeds to step S2, and it is determined whether the superheat degree TSH is equal to or higher than a predetermined value Ta. When it is determined that the degree of superheat TSH is equal to or greater than the predetermined value Ta, the opening degree of the
このように、圧縮機1の入口における冷媒の温度T1と蒸発器5における冷媒の蒸発温度T3とに基づいて弁8を制御することで、圧縮機1が吸入する冷媒の過熱度TSHを所定値Taに近づける制御を行うことができる。さらに、本実施の形態2では、圧縮機1の吐出温度T2を検出し、該吐出温度T2が所定値Tb以上になった場合は、弁8の開度を小さくし、過熱度TSHを低下させる。これにより、圧縮機1から吐出される冷媒の温度T2が低下し、該吐出温度T2が過昇することによる、圧縮機1のシール部材の損傷や潤滑油の劣化を回避できる。特に冷凍サイクルの高低圧力差が大きくなる高負荷条件において、効果は顕著となり、本冷凍サイクル装置を適用可能なアプリケーションや設置条件が拡大する。
Thus, by controlling the
なお、上記制御は、本実施の形態2に限らず、他の実施の形態にも好適に採用できる。
In addition, the said control can be suitably employ | adopted not only in this
本実施の形態2に係る加熱器6Bも、冷媒回路11の高圧冷媒を利用して油供給管7の潤滑油を冷却するものであるのだが、実施の形態1とは構成が異なる。本実施の形態2の加熱器6Bは、潤滑油と高圧冷媒とを間接的に熱交換させるように構成されている。具体的には、本実施の形態2の放熱器2は、空気と冷媒とを熱交換させる、いわゆる空気熱交換器からなり、加熱器6Bは、放熱器2で加熱される前の空気(外気)と潤滑油とを熱交換させる空気熱交換器によって構成されている。加熱器6Bをなす空気熱交換器を通過した後の空気は、放熱器2をなす空気熱交換器に流入する。本実施の形態2の冷凍サイクル装置10Bには、さらに、放熱器2及び加熱器6Bに共通の送風機17が設けられている。これにより、熱交換効率が高まる。ただし、放熱器2及び加熱器6Bのそれぞれに送風機が設けられていてもよいことは勿論である。
The
したがって、本実施の形態2においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 Therefore, also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施の形態3)
図4に示すように、本実施の形態3の冷凍サイクル装置10Cは、実施の形態1の冷凍サイクル装置10Aの加熱器6Aに代えて、加熱器6Cを採用したものである。本実施の形態3では、加熱器6Cは放熱器2と一体化されている、つまり、加熱器6Cが放熱器2に兼用されている。油供給管7は放熱器2を通過しており、放熱器2に流入する冷媒(あるいは、冷媒に加熱される前の空気又は加熱された後の空気)と潤滑油とが熱交換を行う。その他の構成は実施の形態1と同様である。なお、図4では、吸入温度センサ12及び蒸発温度センサ14及びコントローラ15の図示は省略している。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 4, the refrigeration cycle apparatus 10C of the third embodiment employs a
したがって、本実施の形態3においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 Therefore, also in the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施の形態4)
前記実施の形態1〜3では、油供給管7に弁8が設けられていた。図5に示すように、本実施の形態5の冷凍サイクル装置10Dは、弁8に代えて(または弁8と共に)油ポンプ8aが設けられている。コントローラ15は、圧縮機1の入口における冷媒の温度と蒸発器5における冷媒の蒸発温度に基づいて、油ポンプ8aを制御する。
(Embodiment 4)
In the first to third embodiments, the
油供給管7に油ポンプ8aを設けることにより、油分離器9と圧縮機1の入口側配管13との間の圧力差が小さい場合であっても、油供給管7の潤滑油の流量を多くすることができる。そのため、潤滑油の流量を幅広く制御することが可能となる。
By providing the
(実施の形態5)
図6に示すように、本実施の形態5の冷凍サイクル装置10Eは、油供給管を油分離器9と加熱器6Aとの間で分岐させたものである。すなわち、油供給通路としての油供給管17,27は、加熱器6Aが配置された主通路としての主供給管17と、主供給管17から分岐することにより油分離器9で分離された潤滑油を加熱器6Aで加熱することなく冷媒回路11における蒸発器5と圧縮機1との間に供給可能な副通路としての副供給管27とから構成されている。油分離器9と加熱器6Aとの間で主供給管17から分岐させた副供給管27を、加熱器6Aの下流側で主供給管17と再び合流させ、その主供給管17を圧縮機1の入口側配管13に接続している。ただし、副供給管27を主供給管17と合流させずに入口側配管13に直接接続してもよい。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 6, the
また、流量調整手段として、副供給管27が主供給管17から分岐している分岐点と加熱器6Aとの間の主供給管17上に第1弁18が配置され、第2弁28が副供給管27上に配置されている。第1弁18及び第2弁28は、いずれも開度を制御可能な弁であり、その開度制御により主供給管17を流通する潤滑油の流量及び副供給管27を流通する潤滑油の流量を調整することができる。コントローラ15は、第1弁18と第2弁28とを連動して開閉する制御により、主供給管17の潤滑油の流量及び副供給管27の潤滑油の流量を相互に連動させる形で調整する。
Further, as the flow rate adjusting means, the
今、副供給管27を有さない冷凍サイクル装置、すなわち、実施の形態1や実施の形態2の冷凍サイクル装置10A,10Bを考える。図3のフローチャートで説明したように、過熱度TSHが所定値Ta以上となる条件(例えば高外気温時)においては、弁8の開度を小さくする。すると、加熱器6Aに向かう油供給管7の流路抵抗値が大きくなるため、潤滑油は油供給管7ではなく、蒸発器5を流通して圧縮機1に戻る。蒸発器5に潤滑油が入ると、蒸発器5における冷媒側の熱伝達率が低下し、伝熱性能が低下する問題が再び表面化することとなる。
Now, consider the refrigeration cycle apparatus that does not have the
そこで、本実施の形態5のように副供給管27を設け、主供給管17に流しきれない潤滑油をその副供給管27を使って圧縮機1に戻してやれば、蒸発器5における冷媒側の熱伝達率の低下を生じさせることなく、過熱度TSHを適切に制御することが可能となる。
Therefore, if the
具体的な制御手順は、次の通りである。まず、第1弁18の開度は、図3で説明したように、過熱度TSHに応じて制御する。他方、第2弁28の開度は、油供給管全体としての流路抵抗値が常に一定となるように制御する。つまり、一方の弁の開度を大きくすることに連動して他方の開度を小さくする制御を行う。ただし、第1弁18の開度と第2弁28の開度とを、各々独立に制御することも可能である。
The specific control procedure is as follows. First, the opening degree of the
(その他の実施形態)
前記各実施形態では、油供給管7,17,27の下流端は、圧縮機1の入口側配管13に接続されていた。しかしながら、油供給管7,17,27は圧縮機1に潤滑油を供給するものであればよく、油供給管7,17,27の下流端は圧縮機1自体に接続されていてもよい。この場合は、圧縮機1から吐出される冷媒の温度に基づいて、弁8,18,28や油ポンプ8aを制御することができる。
(Other embodiments)
In the above embodiments, the downstream ends of the
なお、油供給管7,17,27の潤滑油の流量を制御する必要がない場合には、開度調整自在な弁8,18,28の代わりにキャピラリーチューブ等の絞り機構を設けるようにしてもよい。
When there is no need to control the flow rate of the lubricating oil in the
油供給管7,17,27の種類は何ら限定されるものではない。油供給管7,17,27は、圧縮機1又は膨張機3の振動によって破損しにくいように、可撓管によって形成されていてもよい。また、油供給管7,17,27の長さや形状等も何ら限定される訳ではない。ただし、油供給管7,17,27の圧力損失を低減する観点からは、油供給管7,17,27の長さは短い方が好ましく、また、真っ直ぐな管であることが好ましい。
The types of the
冷媒回路に充填される冷媒は、冷媒回路の高圧部分において超臨界状態となる冷媒に限らず、高圧部分で超臨界状態とならない冷媒であってもよい。 The refrigerant charged in the refrigerant circuit is not limited to a refrigerant that is in a supercritical state in the high-pressure portion of the refrigerant circuit, and may be a refrigerant that does not enter a supercritical state in the high-pressure portion.
以上説明したように、本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a refrigeration cycle apparatus including a compressor and an expander.
Claims (10)
前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、
前記蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサと、
前記蒸発温度センサの検出値と前記吸入温度センサの検出値に基づいて前記流量調整手段を制御するコントローラと、
を備えた冷凍サイクル装置。A refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expander, an oil separator and an evaporator are connected in this order;
An oil supply passage provided separately from the refrigerant circuit, for supplying the lubricating oil separated by the oil separator between the evaporator and the compressor in the compressor or the refrigerant circuit;
A heater for heating the lubricating oil in the oil supply passage;
Flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage;
An evaporation temperature sensor for detecting the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator;
A suction temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant sucked into the compressor;
A controller for controlling the flow rate adjusting means based on a detection value of the evaporation temperature sensor and a detection value of the suction temperature sensor;
A refrigeration cycle apparatus comprising:
前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
前記加熱器が、外気と前記油供給通路の潤滑油とを熱交換させる熱交換器を含み、前記熱交換器を通過した後の前記外気が前記放熱器に流入する、冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expander, an oil separator and an evaporator are connected in this order;
An oil supply passage provided separately from the refrigerant circuit, for supplying the lubricating oil separated by the oil separator between the evaporator and the compressor in the compressor or the refrigerant circuit;
A heater for heating the lubricating oil in the oil supply passage;
A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage,
The heater comprises a heat exchanger for the lubricating oil of the outside air and the oil supply passage to heat exchange, the ambient air after passing through the heat exchanger flows into the radiator, the refrigeration cycle apparatus.
前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
前記加熱器が、前記放熱器に兼用されており、前記油供給通路の潤滑油が前記放熱器に流入する冷媒と熱交換を行う、冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expander, an oil separator and an evaporator are connected in this order;
An oil supply passage provided separately from the refrigerant circuit, for supplying the lubricating oil separated by the oil separator between the evaporator and the compressor in the compressor or the refrigerant circuit;
A heater for heating the lubricating oil in the oil supply passage;
A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage,
The heater, being also used as the radiator performs heat exchange with the refrigerant lubricating oil of the oil supply passage flows into the radiator, the refrigeration cycle apparatus.
前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
前記油供給通路は、前記加熱器が配置された主通路と、前記主通路から分岐することにより前記油分離器で分離された潤滑油を前記加熱器で加熱することなく前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給可能な副通路とを含み、
前記流量調整手段は、前記主通路の潤滑油の流量及び前記副通路の潤滑油の流量を調整可能に構成されている、冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit in which a compressor, a radiator, an expander, an oil separator and an evaporator are connected in this order;
An oil supply passage provided separately from the refrigerant circuit, for supplying the lubricating oil separated by the oil separator between the evaporator and the compressor in the compressor or the refrigerant circuit;
A heater for heating the lubricating oil in the oil supply passage;
A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the lubricating oil in the oil supply passage,
The oil supply passage includes a main passage in which the heater is disposed, and the evaporation in the refrigerant circuit without heating the lubricant separated by the oil separator by branching from the main passage by the heater. A sub-passage that can be supplied between the compressor and the compressor,
The refrigeration cycle apparatus , wherein the flow rate adjusting means is configured to be able to adjust the flow rate of the lubricating oil in the main passage and the flow rate of the lubricating oil in the sub passage.
前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサと、
前記蒸発温度センサの検出値と前記吸入温度センサの検出値に基づいて前記流量調整手段を制御するコントローラと、
をさらに備えた、請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。An evaporation temperature sensor for detecting the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator;
A suction temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant sucked into the compressor;
A controller for controlling the flow rate adjusting means based on a detection value of the evaporation temperature sensor and a detection value of the suction temperature sensor;
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 3 to 5 , further comprising:
前記コントローラは、前記吐出温度センサの検出値に基づいて前記流量調整手段を制御する、請求項1または請求項8に記載の冷凍サイクル装置。 Instead of the evaporating temperature sensor and the suction temperature sensor, a discharge temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is further provided,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 or 8 , wherein the controller controls the flow rate adjusting means based on a detection value of the discharge temperature sensor .
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