JP6213299B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮過程にインジェクションを実施する機構を有する圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a compressor having a mechanism for performing injection in a compression process.
特許文献1に示されるような中間圧のガス冷媒を二段式圧縮機へインジェクションする冷凍サイクル装置では、二段式圧縮機と、放熱器と、膨張弁と、蒸発器とが冷媒配管によって環状に接続されている。放熱器と膨張弁の間に高圧冷媒の一部を分岐させる分岐部が設けられ、分岐された高圧冷媒を中間圧まで減圧させた後、圧縮機にインジェクションさせるインジェクション回路が設けられている。このインジェクション回路によって、圧縮機から吐出される冷媒の温度を低下させると共に、圧縮機の消費動力を減らして、運転効率の向上を図っている。 In a refrigeration cycle apparatus that injects an intermediate-pressure gas refrigerant into a two-stage compressor as disclosed in Patent Document 1, the two-stage compressor, a radiator, an expansion valve, and an evaporator are annularly formed by a refrigerant pipe. It is connected to the. A branching section for branching a part of the high-pressure refrigerant is provided between the radiator and the expansion valve, and an injection circuit for reducing the branched high-pressure refrigerant to an intermediate pressure and then injecting it into the compressor is provided. With this injection circuit, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is lowered and the power consumption of the compressor is reduced to improve the operation efficiency.
このような冷凍サイクル装置ではインジェクションする冷媒の流量を増やすことにより圧縮機の運転効率をより向上させることができる。しかし、インジェクションする冷媒の流量が増えると、蒸発器に流れる冷媒の流量が減るため、蒸発器の熱交換量が減るおそれがあった。 In such a refrigeration cycle apparatus, the operation efficiency of the compressor can be further improved by increasing the flow rate of the refrigerant to be injected. However, when the flow rate of the refrigerant to be injected is increased, the flow rate of the refrigerant flowing through the evaporator is reduced, so that the heat exchange amount of the evaporator may be reduced.
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、蒸発器の熱交換量を確保すると共に、インジェクションする冷媒の流量を増やすことを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to secure a heat exchange amount of an evaporator and increase a flow rate of a refrigerant to be injected.
本発明の冷凍サイクル装置は、インジェクションポートを有する圧縮機と、放熱器と、蒸発器とが冷媒配管によって環状に順次接続される冷凍サイクル装置であって、放熱器から流出する冷媒を気液分離し、液冷媒を蒸発器へ流出する気液分離器と、蒸発器に流入する液冷媒を減圧する蒸発器側膨張弁と、ノズル部と吸引部とディフューザ部を備えるエジェクタと、気液分離器から流出する気冷媒をエジェクタのノズル部に導く吸入回路と、蒸発器から流出する低圧冷媒の一部を前記エジェクタの吸引部に導く吸引回路と、エジェクタのディフューザ部より噴出される冷媒を前記圧縮機の前記インジェクションポートに導くインジェクション回路とが設けられる。 The refrigeration cycle apparatus of the present invention is a refrigeration cycle apparatus in which a compressor having an injection port, a radiator, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner by a refrigerant pipe, and the refrigerant flowing out from the radiator is separated into gas and liquid A gas-liquid separator that flows out the liquid refrigerant to the evaporator, an evaporator-side expansion valve that depressurizes the liquid refrigerant flowing into the evaporator, an ejector that includes a nozzle part, a suction part, and a diffuser part, and a gas-liquid separator A suction circuit for leading the gaseous refrigerant flowing out from the ejector to the nozzle part of the ejector, a suction circuit for guiding a part of the low-pressure refrigerant flowing out from the evaporator to the suction part of the ejector, and the refrigerant ejected from the diffuser part of the ejector And an injection circuit leading to the injection port of the machine.
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、蒸発器に流れる冷媒の流量を確保することで蒸発器の熱交換量を確保すると共に、インジェクションする冷媒の流量を増やすことが出来る。 According to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, it is possible to secure the heat exchange amount of the evaporator by securing the flow rate of the refrigerant flowing through the evaporator and to increase the flow rate of the refrigerant to be injected.
以下、本発明に係る実施形態について、図1を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
図1は、第1実施形態の冷凍サイクル装置100を示す図である。
図1に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置100では、冷房運転時に圧縮機110、四方弁120、放熱器となる室外熱交換器130、気液分離器140と、蒸発器となる室内熱交換器150とが冷媒配管で環状に順次接続されることで、主冷媒回路が構成される。圧縮機110の吐出口110bと四方弁120の間には第1冷媒配管310が設けられ、四方弁120と室外熱交換器130の間には第2冷媒配管320が設けられ、室外熱交換器130と気液分離器140の間には第3冷媒配管330が設けられ、気液分離器140と室内熱交換器150の間には第4冷媒配管340が設けられ、室内熱交換器150と四方弁120の間には第5冷媒配管350が設けられ、四方弁120と圧縮機110の吸入口110aの間には第6冷媒配管360が設けられる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
As shown in FIG. 1, in the
主冷媒回路上で、室外熱交換器130と気液分離器140の間にある第3冷媒配管330には第1膨張弁181が設けられ、室内熱交換器150と気液分離器140の間にある第4冷媒配管340には第2膨張弁182が設けられる。四方弁120と圧縮機110の吸入口110aの間にある第6冷媒配管360には低圧冷媒の一部を分岐させる分岐部160が設けられる。気液分離器140で分離された気冷媒を後述するエジェクタ170に導く吸入回路230が設けられ、分岐部160で分岐された低圧冷媒を後述するエジェクタ170に導く吸引回路220が設けられる。この吸引回路220には冷媒の流れを一方向に規制する第2逆止弁185を設けても良い。気液分離器140で分離された気冷媒を吸入回路230を介して吸入し、分岐部160で分岐された低圧冷媒を吸引回路220を介して吸引し、気冷媒と低圧冷媒を混合して昇圧し噴出するエジェクタ170が設けられる。このエジェクタ170から噴出される冷媒を圧縮機110にインジェクションするインジェクション回路210が設けられる。このインジェクション回路210には冷媒の流れを一方向に規制する第1逆止弁184を設けても良い。
A
次に、本実施形態の冷凍サイクル装置100の各構成について説明する。
圧縮機110は吸入口110aから吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒として吐出口110bから吐出するものである。この圧縮機110には冷媒をインジェクションするためのインジェクションポート110cが設けられ、このインジェクションポート110cにインジェクション回路210が接続されている。また、圧縮機110の吸入口110aにはアキュームレータ190が接続され、このアキュームレータ190で冷媒が気液分離され圧縮機110への液バックを防止している。
Next, each structure of the refrigerating
The
四方弁120は冷房運転と暖房運転で冷凍サイクル装置100内を流れる冷媒の向きを切り替えるものである。四方弁120では、冷房運転時に圧縮機110から吐出される高温高圧の冷媒を室外熱交換器130へ流入させ、室内熱交換器160から流出した冷媒を圧縮機110へ流入させる。また、暖房運転時は圧縮機110から吐出される高温高圧の冷媒を室内熱交換器160へ流入させ、室外熱交換器130から流出した冷媒を圧縮機110へ流入させる。
The four-
室外熱交換器130は図示しない室外機に設けられるもので、室外の空気と冷媒との間で熱交換させるものであり、冷房運転時は放熱器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。
The
第1膨張弁181は冷媒を減圧させるものであり、冷房運転時は全開となって膨張弁としては機能せず、暖房運転時は高圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能する。なお、冷媒がCO2などのように超臨界で作動する冷媒の場合は、冷房運転時は高圧の冷媒を中間圧の冷媒に減圧させる放熱器側膨張弁として機能し、暖房運転時は中間圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能する。
The
気液分離器140は気液分離器140の流入口(冷房運転時は142b、暖房運転時は142a)から流入した冷媒を気冷媒と液冷媒に分離するものである。気液分離器140には、分離された気冷媒が流出する気体出口141と、分離された液冷媒が流出する液出口(冷房運転時は142a、暖房運転時は142b)が設けられる。気体出口141から流出する気冷媒は第3膨張弁183が設けられる吸入回路230を通過することで、後述するエジェクタ170のノズル部171の入口171aに吸入される。この第3膨張弁183は冷媒を減圧させるものであり、通過する冷媒を中間圧の冷媒に減圧させる。
The gas-
第2膨張弁182は冷媒を減圧させるものであり、冷房運転時は高圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能し、暖房運転時は全開となって膨張弁としては機能しない。なお、冷媒がCO2などのように超臨界で作動する冷媒の場合は、冷房運転時は中間圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能し、暖房運転時は高圧の冷媒を中間圧の冷媒に減圧させる放熱器側膨張弁として機能する。
The
室内熱交換器160は図示しない室内機に設けられるもので、室内の空気と冷媒との間で熱交換させるものであり、冷房運転時は蒸発器として機能し、暖房運転時は放熱器として機能する。
The
分岐部160は第6冷媒配管360と吸引回路220が接続する箇所に設けられ、四方弁120から圧縮機110の吸入口110aへ流れる低圧冷媒の一部を吸引回路220に分岐させるものである。
The
エジェクタ170は、ノズル部171と、ノズル部171の入口171aと、吸引部172と、混合部173と、ディフューザ部174と、ディフューザ部174の出口174aとから構成される。気液分離器140より流出した気冷媒は吸入回路230を経由してノズル部171の入口171aから吸入される。また、吸引回路220を流れる低圧冷媒は吸引部172から吸引される。ノズル部171に吸入された冷媒と吸引部172に吸引された冷媒とが混合部173で混合される。混合された冷媒はディフューザ部174で冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換されて冷媒の圧力が昇圧される。
The
エジェクタ170の各構成について説明する。ノズル部171は、気液分離器140から流出した気冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるものである。吸引部172は吸引回路を流れる冷媒をエジェクタ170内に吸引するものである。混合部173は、ノズル部171から噴射する高い速度の冷媒流(ジェット流)により吸引部172から冷媒を吸引しながらノズル部171から噴射する冷媒と吸引部172から吸引した冷媒とを混合させるものである。ディフューザ部174は、冷媒出口側に向かうほど通路断面積が拡大するように円錐テーパ状に形成され、混合部173から流出する冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させる。
Each configuration of the
次に、冷凍サイクル装置100の冷房運転時の動作について説明する。
圧縮機110から高温高圧の冷媒が吐出される。吐出された高温高圧の冷媒は四方弁120を通過する。四方弁120を通過した冷媒は放熱器として機能する室外熱交換器130を通過して、室外の空気に放熱する。
Next, an operation during the cooling operation of the
A high-temperature and high-pressure refrigerant is discharged from the
放熱した冷媒は気液分離器140に流入され、気冷媒と液冷媒に分離される。分離された気冷媒は気液分離器140の気体出口141より流出し、吸入回路230を経由して、エジェクタ170のノズル部171の入口171aに吸入される。分離された液冷媒は気液分離器140の液出口142aより流出する。
The radiated refrigerant flows into the gas-
気液分離器140より流出した液冷媒は蒸発器側膨張弁として機能する第2膨張弁182を通過して減圧され、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は蒸発器として機能する室内熱交換器150を通過して、室内の空気から吸熱する。吸熱した冷媒は四方弁120を経由して分岐部160で2つに分岐される。
The liquid refrigerant that has flowed out of the gas-
分岐部160で分岐された一方の冷媒は吸引回路220に流入し、エジェクタ170の吸引口172より吸引される。分岐部160で分岐された他方の冷媒は圧縮機110の吸入口110aに戻される。
One refrigerant branched by the
エジェクタ170のノズル部171の入口171aより吸入された冷媒と吸引口172より吸引された冷媒は、混合部173で混合され、ディフューザ部174で、冷媒の速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されて冷媒の圧力が昇圧されて中間圧の冷媒になる。昇圧された冷媒はディフューザ部174の出口174aより噴出される。噴出された冷媒はインジェクション回路210を経由して圧縮機110にインジェクションされる。冷媒は以上のように説明した各構成を循環する。
The refrigerant sucked from the
暖房運転時では、冷媒は圧縮機110、四方弁120、放熱器となる室内熱交換器150、気液分離器140、蒸発器となる室外熱交換器130、四方弁120、圧縮機110と各構成を循環する。
During the heating operation, the refrigerant includes the
以上の動作により、本発明の冷凍サイクル装置100は、蒸発器を流出した冷媒の一部を分岐させてインジェクション用の冷媒とするので、蒸発器に流れる冷媒流量を確保すると共に、インジェクションする冷媒の流量を確保することが出来る。
With the above operation, the
100 冷凍サイクル装置
110 圧縮機
120 四方弁
130 室外熱交換器
140 気液分離器
150 室内熱交換器
160 分岐部
170 エジェクタ
210 インジェクション回路
220 吸引回路
230 吸入回路
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記放熱器から流出する冷媒を気液分離し、液冷媒を前記蒸発器へ流出する気液分離器と、
前記蒸発器に流入する液冷媒を減圧する蒸発器側膨張弁と、
ノズル部と吸引部とディフューザ部を備えるエジェクタと、
前記気液分離器から流出する気冷媒を前記エジェクタの前記ノズル部に導く吸入回路と、
前記蒸発器から流出する低圧冷媒の一部を前記エジェクタの前記吸引部に導く吸引回路と、
前記エジェクタの前記ディフューザ部より噴出される冷媒を前記圧縮機の前記インジェクションポートに導くインジェクション回路とが設けられることを特徴とする冷凍サイクル装置。
A refrigeration cycle apparatus in which a compressor having an injection port, a radiator, and an evaporator are sequentially connected in an annular manner by a refrigerant pipe,
A gas-liquid separator that gas-liquid separates the refrigerant flowing out of the radiator, and the liquid refrigerant flows out to the evaporator;
An evaporator-side expansion valve that depressurizes the liquid refrigerant flowing into the evaporator;
An ejector comprising a nozzle part, a suction part and a diffuser part;
A suction circuit for guiding the gas refrigerant flowing out of the gas-liquid separator to the nozzle portion of the ejector;
A suction circuit for guiding a part of the low-pressure refrigerant flowing out of the evaporator to the suction part of the ejector;
An refrigeration cycle apparatus, comprising: an injection circuit that guides refrigerant ejected from the diffuser portion of the ejector to the injection port of the compressor.
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