JP2007147179A - 冷凍サイクル装置とその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 オイルタンクやオイルポンプを設置すると、装置が大型化し、ポンプ動力を費やすためシステム効率が低下するということ。また、オイルの供給量が過小になると上記の問題が生じるが、過大になる場合も膨張機のモータ動作不良を生じてしまうということ。
【解決手段】 本発明の冷凍サイクル装置の制御方法によれば、膨張機103の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、圧縮機の運転を開始することで、膨張機103内のオイルが余剰に滞留している場合はより確実にオイルを排出することができるとともに、膨張機103内のオイル滞留量が不足している場合にはより確実に膨張機103内にオイルを供給することができるので、膨張機103の信頼性を確保することができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明の冷凍サイクル装置の制御方法によれば、膨張機103の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、圧縮機の運転を開始することで、膨張機103内のオイルが余剰に滞留している場合はより確実にオイルを排出することができるとともに、膨張機103内のオイル滞留量が不足している場合にはより確実に膨張機103内にオイルを供給することができるので、膨張機103の信頼性を確保することができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、流体の膨張により発生するエネルギーを有効に回収する冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成とその運転方法に関するものである。
従来の冷凍サイクル装置において、圧縮機や膨張機から吐出された冷媒はオイルとともに出ていくものであるが、膨張機から吐出されるオイルが大きいほど、膨張機内に滞留するオイル量が減るので、膨張機内部のメカ摺動ロスが発生したり、焼き付きを生じてしまうという課題がある。また、圧縮機や膨張機から吐出されたオイルは熱交換器等の配管内に滞留するので、熱交換器の熱伝達率が低下し、十分な熱交換量が確保できないという課題がある。
図7は、このような課題を解決するためのスクリュ膨張機を用いた温水排熱熱利用発電システムの構成回路を示している。このシステムには給油パイプI、IIが設けられているので、膨張機内のシリンダ、ロータ間等の摺動面の潤滑およびシール作用及びベアリングの潤滑等を円滑に行うことができる。(例えば特許文献1参照)。
特許第2627001号公報(第1図)
しかしながらオイルタンクやオイルポンプを設置すると、装置が大型化し、ポンプ動力を費やすためシステム効率が低下するという課題があった。また、オイルの供給量が過小になると上記の問題が生じるが、過大になる場合も膨張機のモータ動作不良を生じてしまうという課題があった。
そこで、本発明は、圧縮機と、放熱器と、膨張機と、蒸発器を順次直列に接続した冷凍サイクル装置において、冷凍サイクルの起動時に膨張機を低回転数で運転することによって膨張機内に滞留している余剰なオイルを規定量まで排出した後に、圧縮機の運転を開始することで確実に膨張機内に一定量のオイルを確保することを目的としてなされたものである。
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機を運転した後に圧縮機の運転を開始することを特徴とする。
本構成によって、前記圧縮機を運転する前に前記膨張機を運転することで膨張機内に余剰に滞留するオイルを排出することができるので、膨張機のモータ動作不良を防ぐことができる。
また、本発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、膨張機回転数制御手段と圧縮機回転数制御手段を設け、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする。
本構成によって、膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行うことで、膨張機内の
オイルが余剰に滞留している場合はより確実にオイルを排出することができるとともに、膨張機内のオイル滞留量が不足している場合にはより確実に膨張機内にオイルを供給することができるので、膨張機の信頼性を確保することができる。
オイルが余剰に滞留している場合はより確実にオイルを排出することができるとともに、膨張機内のオイル滞留量が不足している場合にはより確実に膨張機内にオイルを供給することができるので、膨張機の信頼性を確保することができる。
また、本発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、膨張機の出力電流を検出する膨張機制御電流検出手段を設け、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機制御電流が規定値になった時、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする。
本構成によって、膨張機の運転が正常に行われているかどうかを判定した後に圧縮機の運転を開始することができるので、より確実に膨張機の信頼性を確保することができる。
本構成によって、膨張機の運転が正常に行われているかどうかを判定した後に圧縮機の運転を開始することができるので、より確実に膨張機の信頼性を確保することができる。
また、本発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、膨張機入口部に膨張機入口圧力検出手段と、膨張機出口部に膨張機出口圧力検出手段を設け、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機入口と出口の差圧が規定値になった時、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする。
本構成によって、冷凍サイクル装置全体のオイル回収運転が正常に行われているかどうかを判定した後に圧縮機の運転を開始することができるので、より確実に圧縮機及び膨張機の信頼性を確保することができる。
本発明の冷凍サイクル装置の運転方法によれば、圧縮機と、放熱器と、膨張機と、蒸発器を順次直列に接続した冷凍サイクル装置において、膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後に圧縮機の運転を開始することで、膨張機内のオイルが余剰に滞留している場合はより確実にオイルを排出することができるとともに、膨張機内のオイル滞留量が不足している場合にはより確実に膨張機内にオイルを供給することができるので、膨張機の信頼性を確保することができる。
以下本発明の冷凍サイクル装置の運転方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明による第1実施例の冷凍サイクル装置を示す構成図である。本実施例の冷凍サイクル装置は、例えばフロンまたは二酸化炭素等の冷媒を作動流体とし、冷媒を昇圧する圧縮機101と、この圧縮機101で昇圧された冷媒を冷却する放熱器102と、この放熱器102よりも冷媒下流側に配置されて冷却された冷媒を減圧膨張する膨張機103と、この膨張機103で減圧された冷媒を加熱する蒸発器104を順次配管接続して冷凍サイクル回路が構成されている。
図1は、本発明による第1実施例の冷凍サイクル装置を示す構成図である。本実施例の冷凍サイクル装置は、例えばフロンまたは二酸化炭素等の冷媒を作動流体とし、冷媒を昇圧する圧縮機101と、この圧縮機101で昇圧された冷媒を冷却する放熱器102と、この放熱器102よりも冷媒下流側に配置されて冷却された冷媒を減圧膨張する膨張機103と、この膨張機103で減圧された冷媒を加熱する蒸発器104を順次配管接続して冷凍サイクル回路が構成されている。
また、105は膨張機に設けられた膨張機回転数制御手段であり、106は圧縮機に設けられた圧縮機回転数制御手段であり、107は制御回路であり、108は膨張機の出力電流を検出する膨張機制御電流検出手段であり、111は膨張機からの回収動力を電力に変換する発電機である。
以上のように構成された、冷凍サイクル装置について、以下その動作を説明する。
圧縮機101で吐出された冷媒は、放熱器102に入り、ここで放熱して冷却する。その後、膨張機103に導かれ、蒸発圧力まで減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、蒸発器104において、吸熱してガス状となり圧縮機101へ戻される。
本実施の形態の動作を、図2のフローチャートを用いて説明する。
リモコンのスイッチがONされるなどして冷凍サイクル装置の運転が開始されると、ステップ201で発電機111をモータとして膨張機を駆動させる。このとき膨張機回転数制御手段105によって膨張機の回転数は小さくするようにステップ202に移る。ステップ202では、膨張機運転開始からの運転時間Timeと設定値Txとが比較される。そして、TimeがTxよりも小さい場合は、ステップ201に戻る。また、TimeがTxよりも大きい場合は、ステップ203に移る。ステップ203では、膨張機制御電流検出手段108によって膨張機制御電流Iが検出され、制御電流Iと設定値Ixとが比較される。圧縮機を停止した状態で膨張機を回転すると、膨張機出口の圧力が入口側よりも高くなり、膨張機を一定の回転数で制御しようとしたときの制御電流Iは時間の経過とともに増大する。そして、膨張機の制御電流は、IがIxよりも小さい場合は、膨張機でのオイル回収運転が完全に行われていない状態であることを示しており、ステップ203に戻る。また、IがIxよりも大きい場合は、膨張機でのオイル回収運転が行われていると判断され、ステップ204に移る。ステップ204では圧縮機回転数制御手段106によって、圧縮機の運転を開始するように制御する。圧縮機の運転が開始されると、発電機111により、膨張機からの回収動力を電力に変換する。
次に、図5及び図6を用いて時間経過に対する膨張機内に滞留するオイル量の変化について説明する。
図5は、運転開始前の膨張機内に滞留するオイルが規定値よりも少ない場合の時間に対するオイル油面高さの関係図であり、図6は、運転開始前の膨張機内に滞留するオイルが規定値よりも多い場合の時間に対するオイル油面高さの関係図である。
一般的に、圧縮機の運転起動時は、高い回転数で運転するほど圧縮機内の底部に滞留しているオイルが冷媒と共に大量に吐出されるため、冷凍サイクル中にその吐出された冷媒が滞留する。また、膨張機の場合も圧縮機と同じく、起動時に高い回転数で運転すると、膨張機内の底部に滞留しているオイルが冷媒と共に大量に吐出される。したがって、冷凍サイクル内に滞留しているオイルを確実に圧縮機及び膨張機内に戻すためには、それぞれを低速で運転することが有効である。これは言い換えれば、圧縮機の回転数が圧縮機内のオイルの油面高さを決定することになる。従って、図7に示すように、ある油面高さYになるようにするためには、膨張機の回転数をXで運転すればよい。このように、起動時に圧縮機または膨張機の回転数を制御することによって、圧縮機または膨張機内の油面を確実に保つことができる。また、図5及び図6に示すように、低速運転開始からTx以上時間が経過した後の膨張機内の油面は、適正なレベルに到達する。
すなわち、図5に示すように膨張機内に滞留するオイルが規定量よりも多い場合は、膨張機を低速で運転することによって、余剰分を確実に排出させて膨張機内に滞留するオイルを規定範囲内に収めることができる。
また、図6に示すように膨張機内に滞留するオイルが少ない場合は、冷凍サイクル中のどこかの部位(例えば熱交換器)に滞留していると想定されるので、膨張機を低速で運転することによって、確実に膨張機内に規定量以上のオイルを回収させることができる。
また、圧縮機よりも膨張機を運転した方が、高圧側と低圧側の圧力差が小さいので、オ
イルを冷凍サイクル装置全体に均一に分布させることができる。したがって、起動時は圧縮機よりも膨張機を先に運転する方が有効である。
イルを冷凍サイクル装置全体に均一に分布させることができる。したがって、起動時は圧縮機よりも膨張機を先に運転する方が有効である。
以上のように、膨張機内のオイル滞留量がどのような状態でも、膨張機を低速で運転することによって、確実に膨張機内のオイル滞留量を規定範囲内に収めることができるので、膨張機の信頼性を確保することができる。
オイルの種類としては、フロン冷媒の場合、冷媒と相溶性のあるPOE(ポリオールエステル)オイルが一般的に用いられており、冷媒と良く溶け合う性質を有する。
また、冷媒が二酸化炭素冷媒の場合、PAG(ポリアルキレングリコール)オイルが一般的に用いられている。フロン冷媒に対するPOEオイルほどの相溶性は無いものの、冷媒と溶け合う性質を有しており、圧縮機を低速運転することによって熱交換器内に滞留するオイルが冷媒とさらに良く溶け合って圧縮機に回収させることができる。
したがって、圧縮機から吐出されるオイル量が低下すれば、熱交換器内に滞留するオイルが冷媒とさらに良く溶け合って圧縮機に回収されることになる。このように圧縮機の回転数を小さくすると、圧縮機から吐出されるオイルの絶対量及び重量循環量比が低下するので、熱交換器内に滞留するオイル量を低下させることができる。この低速運転は、一般的なルームエアコンの場合、3分程度で十分効力を発揮する。
(実施の形態2)
図3は、本発明による第2実施例の冷凍サイクル装置を示す構成図である。第2実施例の冷凍サイクル装置は、膨張機入口配管に設けられた膨張機入口圧力検出手段109と、膨張機出口配管に設けられた膨張機出口圧力検出手段110を設け、圧縮機101の運転は、前記膨張機入口圧力検出手段109によって検出された圧力と前記膨張機出口圧力検出手段110によって検出された圧力との差に応じて制御できるように構成されている。
図3は、本発明による第2実施例の冷凍サイクル装置を示す構成図である。第2実施例の冷凍サイクル装置は、膨張機入口配管に設けられた膨張機入口圧力検出手段109と、膨張機出口配管に設けられた膨張機出口圧力検出手段110を設け、圧縮機101の運転は、前記膨張機入口圧力検出手段109によって検出された圧力と前記膨張機出口圧力検出手段110によって検出された圧力との差に応じて制御できるように構成されている。
本実施の形態の動作を、図4のフローチャートを用いて説明する。
リモコンのスイッチがONされるなどして冷凍サイクル装置の運転が開始されると、ステップ301で膨張機の回転数を小さくして膨張機の運転を行い、ステップ302に移る。ステップ302では、膨張機運転開始からの運転時間Timeと設定値Txとが比較される。そして、TimeがTxよりも小さい場合は、膨張機内に滞留するオイル量が規定範囲内である可能性が小さい状態であることを示しており、ステップ301に戻る。また、TimeがTxよりも大きい場合は、膨張機内に滞留するオイル量が規定範囲内であると判断され、ステップ303に移る。ステップ303では、膨張機入口圧力検出手段109と膨張機出口圧力検出手段110によって検出された膨張機入口圧力及び膨張機出口圧力との差圧ΔPと設定値Pxとが比較される。ここでは、圧縮機が停止しており、膨張機のみが運転しているので、通常運転の場合と異なり、膨張機出口側の圧力の方が入口側よりも高圧力となっている。ΔPとPxで比較するのは絶対値だけを考えればよい。そして、ΔPがPxよりも小さい場合は、オイル回収運転が十分ではないことを示しており、ステップ303に戻る。また、ΔPがPxよりも大きい場合は、オイル回収運転が十分に行われたと判断され、ステップ304に移る。ステップ304では圧縮機の運転を開始するように制御する。
本発明にかかる冷凍サイクル装置は、給湯器や空気調和機の他に、食器乾燥用や洗濯乾燥機用など、他の用途の冷凍サイクル装置として利用することができる。
101 圧縮機
102 放熱器
103 膨張機
104 蒸発器
105 膨張機回転数制御手段
106 圧縮機回転数制御手段
107 制御回路
108 膨張機制御電流検出手段
109 膨張機入口圧力検出手段
110 膨張機出口圧力検出手段
111 発電機
102 放熱器
103 膨張機
104 蒸発器
105 膨張機回転数制御手段
106 圧縮機回転数制御手段
107 制御回路
108 膨張機制御電流検出手段
109 膨張機入口圧力検出手段
110 膨張機出口圧力検出手段
111 発電機
Claims (8)
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機を運転した後に圧縮機の運転を開始することを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、膨張機回転数制御手段と圧縮機回転数制御手段を設け、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、膨張機の出力電流を検出する膨張機制御電流検出手段を設け、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機制御電流が規定値になった時、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする請求項1から2に記載の冷凍サイクル装置。
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、膨張機入口部に膨張機入口圧力検出手段と、膨張機出口部に膨張機出口圧力検出手段を設け、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機入口と出口の差圧が規定値になった時、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする請求項1から3に記載の冷凍サイクル装置。
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機を運転した後に圧縮機の運転を開始することを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする請求項1から2に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機制御電流が規定値になった時、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする請求項1から3に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
- 冷媒が、圧縮機、放熱器、膨張機、蒸発器の順に循環する冷凍サイクルにおいて、膨張機入口部に膨張機入口圧力検出手段と、膨張機出口部に膨張機出口圧力検出手段を設け、前記冷凍サイクルの起動時に膨張機の回転数を小さくした運転を一定時間行った後、膨張機入口と出口の差圧が規定値になった時、膨張機の回転数を大きくした運転に移行するとともに圧縮機の運転を開始することを特徴とする請求項1から4に記載の冷凍サイクル装置の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005343253A JP2007147179A (ja) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | 冷凍サイクル装置とその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005343253A JP2007147179A (ja) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | 冷凍サイクル装置とその運転方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007147179A true JP2007147179A (ja) | 2007-06-14 |
Family
ID=38208785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005343253A Pending JP2007147179A (ja) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | 冷凍サイクル装置とその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007147179A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106796065A (zh) * | 2014-09-09 | 2017-05-31 | 开利公司 | 冷却器压缩机油调节 |
-
2005
- 2005-11-29 JP JP2005343253A patent/JP2007147179A/ja active Pending
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CN106796065A (zh) * | 2014-09-09 | 2017-05-31 | 开利公司 | 冷却器压缩机油调节 |
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