JP4989735B2 - Refrigeration air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍空調装置に関し、特に、圧縮機への給油に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration air conditioner, and more particularly, to oil supply to a compressor.
蒸気圧縮式の冷凍空調装置においては、蒸発器と圧縮機との間の吸入管に、蒸発器内で気化しきれなかった液冷媒を溜めるアキュムレータを設けたものがある。このアキュムレータは、液冷媒を溜めることにより、液冷媒がそのまま圧縮機に流れ込むことにより生じるいわゆる液バックによって圧縮機が損傷するのを防止している。 Some vapor compression type refrigerating and air-conditioning apparatuses are provided with an accumulator in a suction pipe between the evaporator and the compressor for storing liquid refrigerant that could not be vaporized in the evaporator. This accumulator accumulates liquid refrigerant, thereby preventing the compressor from being damaged by a so-called liquid back generated when the liquid refrigerant flows into the compressor as it is.
このアキュムレータは、圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器が冷媒配管を介して環状に接続されてなる冷凍空調装置において、圧縮機の吸入側に設置され、冷媒の気液分離及び余剰冷媒の貯蔵を行う。 This accumulator is installed on the suction side of a compressor in a refrigerating and air-conditioning apparatus in which a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator are connected in an annular shape via a refrigerant pipe. Store.
アキュムレータは、その本体容器に液冷媒が溜まっているときには(例えば、空調機では外気温度の低い暖房運転時)、液冷媒と油が二層分離することがある。この現象は、冷媒と非相溶性の油を使用したときだけでなく、相溶性の油を使用したときにも起きる。例えば、R410Aに、相溶性のポリオールエステル油を使用したときでも、−37℃以下の温度においては二層分離が発生する。この場合、液冷媒の比重が油の比重より大きいため、液冷媒層が下層に存在し、油戻し穴がアキュムレータの底部に設置されていると、圧縮機に給油できなくなる。 When the liquid refrigerant is accumulated in the main body container of the accumulator (for example, when the air conditioner is in a heating operation where the outside air temperature is low), the liquid refrigerant and the oil may be separated into two layers. This phenomenon occurs not only when the oil incompatible with the refrigerant is used but also when the oil compatible with the refrigerant is used. For example, even when a compatible polyol ester oil is used for R410A, two-layer separation occurs at a temperature of −37 ° C. or lower. In this case, since the specific gravity of the liquid refrigerant is larger than the specific gravity of the oil, if the liquid refrigerant layer exists in the lower layer and the oil return hole is installed at the bottom of the accumulator, it becomes impossible to supply oil to the compressor.
このような課題を解決するために、例えば「…貯留室内に貯まった冷凍機油の油面を検出する油面検出手段と、油面検出手段と貯留室の底部近くに位置する導出管とを接続する接続手段と、油面検出手段の近くに位置する接続手段に設けた補助油戻し穴とを備えた構成であり、油面検出手段は冷凍機油より密度が小さいフロートを用い、接続手段はフレキシブルチューブを用いる。」(例えば特許文献1参照)というものが提案されている。このアキュムレータにおいては、貯留室内に液冷媒が溜まり、冷凍機油が二層分離した場合には、液冷媒層が下層に存在しても油面検出手段(浮子体)が冷凍機油の上面に浮き、補助油戻し穴から冷凍機油を油戻し管内部に吸い込んで圧縮機へ給油する。 In order to solve such a problem, for example, “… connecting the oil level detecting means for detecting the oil level of the refrigerating machine oil stored in the storage chamber, and the oil level detecting means and the outlet pipe located near the bottom of the storage chamber are connected. Connecting means and an auxiliary oil return hole provided in the connecting means located near the oil level detecting means. The oil level detecting means uses a float whose density is lower than that of the refrigerating machine oil, and the connecting means is flexible. A tube is used "(for example, refer to Patent Document 1). In this accumulator, when the liquid refrigerant accumulates in the storage chamber and the refrigerating machine oil is separated into two layers, the oil level detection means (floating body) floats on the upper surface of the refrigerating machine oil even if the liquid refrigerant layer exists in the lower layer, Refrigerating machine oil is sucked into the oil return pipe from the auxiliary oil return hole and supplied to the compressor.
しかしながら、冷凍空調装置の運転中には、冷媒がアキュムレータ内に勢いよく流入するため、貯留油表面は激しく波打ち、冷凍機油上の浮子体が安定しない。このような状態では、圧縮機への給油を安定して行うことができない、という課題がある。
また、浮子体に接続されたフレキシブルチューブには、その耐久性、補助油戻し穴の詰まり等の課題があり、更に、油面検出手段(浮子体)等を必要とすることから、アキュムレータの製造費が増加する等の課題があった。
However, during the operation of the refrigerating and air-conditioning apparatus, since the refrigerant flows into the accumulator vigorously, the surface of the stored oil violently waves and the floating body on the refrigerating machine oil is not stable. In such a state, there exists a subject that the oil supply to a compressor cannot be performed stably.
In addition, the flexible tube connected to the floating body has problems such as durability and clogging of auxiliary oil return holes, and further requires oil level detection means (floating body). There were problems such as increased costs.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アキュムレータに液冷媒が溜まった状態であっても、圧縮機に対する安定的な給油を可能とし、信頼性の高い冷凍空調装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A highly reliable refrigerating and air-conditioning apparatus that can stably supply oil to a compressor even when liquid refrigerant is accumulated in an accumulator is provided. The purpose is to obtain.
本発明に係る冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器及びアキュムレータが冷媒配管を介して環状に接続された冷媒回路を備え、相溶性を示す冷凍機油と冷媒が導入される冷凍空調装置において、前記圧縮機の容量を制御する制御装置と、前記制御装置は、前記冷媒の蒸発温度が、冷凍機油と冷媒が分離する臨界温度を超えた温度になるように、前記圧縮機の容量を制御する。 The refrigerating and air-conditioning apparatus according to the present invention includes a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, a decompression unit, an evaporator, and an accumulator are annularly connected via a refrigerant pipe, and refrigerating machine oil and refrigerant exhibiting compatibility are introduced. In the refrigerating and air-conditioning apparatus, the control device for controlling the capacity of the compressor, and the control device are configured so that the evaporating temperature of the refrigerant exceeds a critical temperature at which the refrigerating machine oil and the refrigerant are separated. Control the capacity.
本発明に係る冷凍空調装置によれば、アキュムレータに液冷媒が溜まる状態であっても、冷媒の蒸発温度が冷凍機油と冷媒が分離する臨界温度を超えた温度になっているので、冷凍機油と冷媒とが分離して二層分離することがなく、圧縮機に対する安定的な給油が可能となり、信頼性の高い冷凍空調装置が得られる。 According to the refrigerating and air-conditioning apparatus according to the present invention, even when the liquid refrigerant is accumulated in the accumulator, the refrigerant evaporating temperature is higher than the critical temperature at which the refrigerating machine oil and the refrigerant are separated. The refrigerant is not separated into two layers, and stable oil supply to the compressor is possible, and a highly reliable refrigeration air conditioner can be obtained.
以下、本発明に係る冷凍空調装置の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a refrigeration air conditioner according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍空調装置の冷媒回路図である。
図1において、本実施の形態1に係る冷凍空調装置は、室外機1及び室内機2を備えている。室外機1は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機3と、圧縮機3から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器4と、液冷媒及び冷凍機油を貯留するアキュムレータ7とを備えている。室内機2は、凝縮器4から流出される冷媒を減圧する減圧手段として膨張弁5と、膨張弁5で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器6と、蒸発器6に風を送る送風ファン6aとを備えている。これらの圧縮機3、凝縮器4、膨張弁5、蒸発器6及びアキュムレータ7は、冷媒配管11により環状に接続されて冷凍サイクル(冷媒回路)を構成している。
1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigerating and air-conditioning apparatus according to
In FIG. 1, the refrigerating and air-conditioning apparatus according to
また、本実施の形態1に係る冷凍空調装置は、圧縮機3の容量、膨張弁5の開度、送風ファン6aの回転速度を制御する制御装置8を備えており、この制御装置8は例えばマイコンピュータ等により構成される。アキュムレータ7の入側の冷媒配管11には、温度センサ9及び圧力センサ10が取り付けられており、温度センサ9及び圧力センサ10の測定出力により吸入過熱度が求められ、この吸入過熱度により液バックが検知される。
The refrigerating and air-conditioning apparatus according to
次に、本実施の形態1における冷凍空調装置での冷媒の流れについて説明する。
圧縮機3から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器4で凝縮液化された後、膨張弁5で減圧され二相冷媒となり、蒸発器6で蒸発ガス化された後、アキュムレータ7を経て圧縮機3に吸入されて循環する冷凍サイクルを形成し、冷媒が循環する。
Next, the flow of the refrigerant in the refrigeration air conditioner in
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
次に、本実施の形態1における冷凍空調装置での冷凍機油の流れについて説明する。
圧縮機3からガス冷媒とともに吐出される冷凍機油は凝縮器4、膨張弁5及び蒸発器6を介して、アキュムレータ7に流入する。アキュムレータ7では、冷凍機油とガス冷媒とは分離され、分離された油はアキュムレータ7の底部に滞留する。
Next, the flow of refrigerating machine oil in the refrigerating and air-conditioning apparatus according to
The refrigerating machine oil discharged together with the gas refrigerant from the
図2及び図3は、アキュムレータ7の構成例である。
図2に示された例においては、アキュムレータ7内に挿入されている導出管12の底部には油戻し穴13が設けられている。
図3に示された例においては、アキュムレータ7の底部に油戻し穴13が設けられている。
図2及び図3のアキュムレータ7は、それに滞留する冷凍機油は油戻し穴13を介して全て圧縮機3に返油される。
2 and 3 are configuration examples of the
In the example shown in FIG. 2, an oil return hole 13 is provided at the bottom of the
In the example shown in FIG. 3, an oil return hole 13 is provided at the bottom of the
In the
ところで、アキュムレータ7に液冷媒が溜まる運転には、例えば、膨張弁5が閉じない不良による液バック運転時、空調機では外気温度の低い暖房運転時に余剰冷媒が生じる場合、又は、冷凍機では除霜運転終了後の蒸発器の予冷のために蒸発器6の送風ファン6aを一定時間停止する運転モード等がある。
By the way, in the operation in which the liquid refrigerant is accumulated in the
上記のように、アキュムレータ7に液冷媒が溜まった場合には、冷媒が冷凍機油に非相溶であると、液冷媒と冷凍機油が二層分離するが、冷媒が冷凍機油に相溶であっても、例えば冷媒にR410A、冷凍機油にポリオールエステル油を使用しても、−37℃の低温では二層分離する。この場合には、R410A冷媒の密度が約1200kg/m3、ポリオールエステル油の密度が約1000kg/m3であり、冷媒は冷凍機油よりも比重が大きいので、二層分離すると冷凍機油の層が液冷媒の上に形成されることになる。
As described above, when the liquid refrigerant is accumulated in the
液冷媒と冷凍機油とが二層分離し冷凍機油の層が液冷媒の上に形成された場合には、アキュムレータ7内の底部に設置された油戻し穴13から圧縮機3へ給油不可能となり、圧縮機3の油枯渇による潤滑不良が生じ、破損の原因となる。
When the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil are separated into two layers and the refrigerating machine oil layer is formed on the liquid refrigerant, it becomes impossible to supply oil to the
本実施の形態1に係る冷凍空調装置においては、相溶性を示す冷凍機油と冷媒が導入され、制御装置8は、温度センサ9及び圧力センサ10の測定出力により液バックを検知した場合には、圧縮機3の容量を制御し、蒸発温度すなわち温度センサ9で測定される温度、又は圧力センサ10で測定される圧力の飽和温度が、冷凍機油と冷媒が分離する臨界温度を超えた温度になるように制御する。このため、アキュムレータ7内に貯留された冷凍機油と冷媒とは分離されていない状態にあり、油戻し穴13から圧縮機3へ給油が可能になる。ところで、このとき、冷媒も油戻し穴13を介して圧縮機3側に供給されることになるが、その量は少なく液バックは起きない。
In the refrigerating and air-conditioning apparatus according to the first embodiment, refrigerating machine oil and refrigerant exhibiting compatibility are introduced, and when the
なお、圧縮機3の吸入管における液戻りを検知する(液バックを検知する)本発明の液戻り検知手段として、制御装置8、温度センサ9及び圧力センサ10により構成される例について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えばアキュムレータ7内の液面を検知する液面センサやフロートを用いてもよい。
また、蒸発温度の制御は、圧縮機3の容量の制御とともに、或いは圧縮機3の容量に代えて、膨張弁5の開度及び送風ファン6aの風量(回転数)の少なくとも何れかを制御し、冷媒の蒸発温度が冷凍機油と冷媒とが分離する臨界温度を超えた温度になるようにしてもよい。
In addition, although the liquid return detection means of this invention which detects the liquid return in the suction pipe of the compressor 3 (detects a liquid back | bag) was demonstrated, the example comprised by the
In addition, the evaporation temperature is controlled by controlling at least one of the opening degree of the expansion valve 5 and the air volume (rotation speed) of the blower fan 6a together with the control of the capacity of the
以上のように本実施の形態1においては、アキュムレータ7内に液冷媒が溜まった場合であっても、液冷媒と冷凍機油が二層分離する臨界温度を超えて運転されるため、液冷媒と冷凍機油は二層分離することがなく、常に冷凍機油を圧縮機3へ安定的に給油し、信頼性の高い冷凍空調装置を得ることができる。
As described above, in the first embodiment, even when the liquid refrigerant is accumulated in the
1 室外機、2 室内機、3 圧縮機、4 凝縮器、5 膨張弁、6 蒸発器、6a 送風ファン、7 アキュムレータ、8 制御装置、9 温度センサ、10 圧力センサ、11 冷媒配管、12 導出管、13 油戻し穴。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記圧縮機の容量を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記冷媒の蒸発温度が、前記冷凍機油と前記冷媒とが分離する臨界温度を超えた温度になるように、前記圧縮機の容量を制御することを特徴とする冷凍空調装置。 In a refrigeration air conditioner in which a compressor, a condenser, a decompression means, an evaporator, and an accumulator are provided with a refrigerant circuit connected in an annular shape through a refrigerant pipe, and refrigeration oil and refrigerant exhibiting compatibility are introduced,
A control device for controlling the capacity of the compressor;
The control device controls the capacity of the compressor so that the evaporation temperature of the refrigerant exceeds a critical temperature at which the refrigerating machine oil and the refrigerant are separated from each other.
前記制御装置は、前記液戻り検知手段が液戻りを検知すると、前記冷媒の蒸発温度が、前記臨界温度を超えた温度になるように、前記圧縮機の容量を制御することを特徴とする請求項1に記載の冷凍空調装置。 Liquid return detection means for detecting liquid return in the suction pipe of the compressor,
The said control apparatus controls the capacity | capacitance of the said compressor so that the evaporation temperature of the said refrigerant | coolant will become the temperature exceeding the said critical temperature, if the said liquid return detection means detects a liquid return. Item 2. The refrigeration air conditioner according to item 1.
前記減圧手段は、膨張弁から構成され、
前記制御装置は、
前記圧縮機の容量の制御とともに、或いは前記圧縮機の容量に代えて、
前記膨張弁の開度及び前記送風ファンの風量の少なくとも何れかを制御し、前記冷媒の蒸発温度が、前記臨界温度を超えた温度になるようにすることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍空調装置。 A blower fan for blowing air to the evaporator;
The pressure reducing means is composed of an expansion valve,
The controller is
With the control of the capacity of the compressor or instead of the capacity of the compressor,
The at least one of the opening degree of the expansion valve and the air volume of the blower fan is controlled so that the evaporation temperature of the refrigerant becomes a temperature exceeding the critical temperature. Refrigeration air conditioner of description.
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