JP4269397B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、過冷却回路とインジェクション回路を備えた冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の冷凍装置としては、図4に示すものがある。この冷凍装置は、圧縮機51と凝縮器52と過冷却熱交換器53と主電動膨張弁54と蒸発器55とアキュムレータ56が順に接続された主回路57を有する。上記凝縮器52と過冷却熱交換器53との間で主回路57から分岐した分岐管60は、上記過冷却熱交換器53の内管53Aに接続されている。
【0003】
この内管53Aは、外管61内を主流の下流から上流へ延びて、インジェクション配管62に接続されている。上記分岐管60は副電動膨張弁63を有している。上記インジェクション配管62は、圧縮機51の中間圧の部分51Aに接続されている。
【0004】
この冷凍装置は、過冷却熱交換器53,分岐管60,副電動膨張弁63が構成する過冷却回路によって、凝縮器52から主電動膨張弁54に向かう冷媒を過冷却して、冷凍効率の向上を図る。さらに、過冷却熱交換器53で吸熱した分岐管60からの分岐冷媒をインジェクション配管62から圧縮機51の中間圧の部分51Aに注入することによって、冷凍効率の向上を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インジェクション回路に電動弁などの減圧機構を持つ冷媒回路によって冷媒制御を行う場合、インジェクション用副電動膨張弁63が流す流量を主電動膨張弁54が流す流量より少なくする必要がある。何故ならば、副電動膨張弁63が流す冷媒量が、主電動膨張弁54が流す冷媒量よりも多いと、過冷却熱交換器53で冷媒が蒸発しきれず、過度の液冷媒が圧縮機51に注入されるからである。過度の液冷媒が圧縮機51に注入されると、液圧縮の恐れがあり、また、メイン側熱交換器である蒸発器55への流量減となり、性能ダウンにつながる。
【0006】
上記従来の冷凍装置では、主電動膨張弁54と副電動膨張弁63を、運転周波数やサーミスタ温度によって、各々独立して制御していたので、過渡状態では上記のような過度のインジェクションが発生する恐れがあった。
【0007】
そこで、この発明の目的は、過度のインジェクションを防止できる過冷却回路とインジェクション回路を備えた冷凍装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項1の発明の冷凍装置は、凝縮器と主膨張機構との間に順に設けた副膨張機構と過冷却熱交換器を有する過冷却回路と、上記過冷却熱交換器からのガス冷媒を圧縮機の中間圧部分に注入するインジェクション回路を備える冷凍装置であって、
上記主,副膨張機構は、主,副電動膨張弁からなり、
上記副電動膨張弁が冷媒を流す能力が、上記主電動膨張弁が冷媒を流す能力よりも小さくなるように、副電動膨張弁の上限の開度を制御する膨張弁制御手段を備え、
上記膨張弁制御手段は、
上記過冷却回路における冷媒温度に基づいて、上記副電動膨張弁の目標開度を算出し、
上記主電動膨張弁の開度よりも小さな上記副電動膨張弁の上限開度を算出し、
上記副電動膨張弁の目標開度と上記上限開度とを比較し、上記副電動膨張弁の目標開度が上記上限開度よりも大きいときは、上記副電動膨張弁の上記目標開度を上記上限開度に修正して、上記副電動膨張弁の開度を上記上限開度に修正した目標開度にすることを特徴としている。
【0009】
この請求項1の発明の冷凍装置では、膨張弁制御手段が、副電動膨張弁の上限の開度を制御して、副電動膨張弁が冷媒を流す能力を、主電動膨張弁が冷媒を流す能力よりも小さくする。したがって、この発明によれば、過度のインジェクションを回避して圧縮機の信頼性向上を果たしつつ、過冷却回路とインジェクション回路によって冷凍効率を向上できる。
【0010】
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の冷凍装置において、上記主電動膨張弁と副電動膨張弁は、構造,寸法が同一の電動膨張弁からなることを特徴としている。
【0011】
この請求項2の発明では、主電動膨張弁と副電動膨張弁は、構造,寸法が同一の電動膨張弁からなるから、部品を共通化でき、コストダウンを図れる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0013】
図1に、この発明の冷凍装置の実施の形態としての空気調和機を示す。この実施形態は、圧縮機1,四路切換弁2,室外熱交換器3,整流回路5,室内熱交換器6が順に接続された冷媒回路を有する。上記室内熱交換器6は、アキュムレータ7a,7bを経由して圧縮機1の吸入側に接続されている。
【0014】
上記整流回路5は、第1,第2逆止弁11,12の直列接続回路と第3,第4逆止弁13,14の直列接続回路とが並列に接続された回路である。第1逆止弁11と第2逆止弁12は、それらの接続点P1に向かって順方向になるように接続されており、第3逆止弁13と第4逆止弁14は、それらの接続点P2に向かって逆方向になるように接続されている。
【0015】
そして、上記整流回路5の接続点P1とP2の間に、過冷却回路8と主電動膨張弁9およびインジェクション回路10が接続されている。
【0016】
過冷却回路8は、過冷却熱交換器15とインジェクション用副電動膨張弁16とで構成されている。この過冷却熱交換器15は、接続点P1と主電動弁9の間に接続されている。また、インジェクション用副電動膨張弁16は、接続点P1から分岐して過冷却熱交換器15内の内管21の入口21aに接続されている。そして、この内管21の出口21bはインジェクション配管22に接続されており、このインジェクション配管22は、上記圧縮機1の中間圧の箇所1aに接続されている。
【0017】
次に、上記構成の空気調和機の基本動作を説明する。なお、図3には、図1の冷媒回路の各部Q1〜Q8でのモリエル線図上での状態を示している。まず、四路切換弁2が、図1に破線で示す経路を連通させ、冷房位置にあるときには、圧縮機1が吐出した冷媒は、室外熱交換器3で凝縮されて、整流回路5の第1逆止弁11に流入し、接続点P1でインジェクション用副電動膨張弁16へのサブ流と過冷却熱交換器15へのメイン流とに分かれる。上記メイン流は、この過冷却熱交換器15で過冷却されてから、主電動弁9で膨張して、接続点P2,第4逆止弁14を通って、室内熱交換器6に至る。そして、室内熱交換器6で蒸発したメイン流は、四路切換弁2,アキュムレータ7a,7bを経て、圧縮機1の吸入側に戻る。
【0018】
一方、上記サブ流は、上記インジェクション用副電動膨張弁16で膨張されてから、過冷却熱交換器15の内管21を通って、吸熱してから、インジェクション配管22を通って、圧縮機1の中間圧の箇所1aに注入される。
【0019】
また、上記四路切換弁2が、図1に実線で示す経路を連通させて、暖房位置にあるときには、圧縮機1が吐出した冷媒は、室内熱交換器6で凝縮されて、整流回路5の第2逆止弁12に流入し、接続点P1でインジェクション用副電動膨張弁16へのサブ流と過冷却熱交換器15へのメイン流とに分かれる。上記メイン流は、過冷却熱交換器15で過冷却されてから、主電動膨張弁9で膨張して、接続点P2,第3逆止弁13を通って、室外熱交換器3に至る。そして、室外熱交換器3で蒸発したメイン流は、四路切換弁2,アキュムレータ7a,7bを経て、圧縮機1の吸入側に戻る。一方、上記サブ流は、インジェクション用副電動膨張弁16で膨張されてから、過冷却熱交換器15の内管21を通って吸熱してから、インジェクション配管22を通って、圧縮機1の中間圧の箇所1aに注入される。
【0020】
このように、この実施の形態によれば、整流回路5の働きによって、冷房時にも暖房時にも、過冷却および、圧縮機1の中間圧の箇所1aへのガス冷媒の注入を行える。したがって、冷暖両方において、過冷却とガスインジェクションによる効率の向上を図ることができる。
【0021】
また、この実施形態によれば、インジェクション用副電動膨張弁16を全閉にすることで、インジェクション回路10のインジェクション動作をオフにできる。また、副電動膨張弁16の開度を所望の開度に制御することによって、過冷却回路8による過冷却度およびインジェクション回路10による注入量を所望の値に設定できる。
【0022】
次に、この実施形態でのインジェクション用副電動膨張弁16の制御動作を、図2のフローチャートを参照しながら説明する。なお、この制御を行う装置としては、ここでは、マイクロコンピュータで構成した制御部101を用いた。
【0023】
まず、ステップS1では、制御部101は、過冷却熱交換器15の内管21の入口に接続された配管31に取り付けられた温度センサ33から内管21の入口付近の冷媒温度t1を得て、この冷媒温度t1に基づいて、副電動膨張弁16の目標開度EVMKBを算出する。次に、ステップS2に進み、制御部101は、主電動膨張弁9の現在の開度EVRLAを読み込む。この主電動膨張弁9の開度EVRLAは、圧縮機1の吐出管に取り付けた温度センサ35,室内熱交換器6に取り付けた温度センサ36,室外熱交換器3に取り付けた温度センサ37からそれぞれ得た温度t2,t3,t4に基づいて制御される。
【0024】
次に、ステップS3に進み、副電動膨張弁16の開度上限値を、次式(1)で算出する。
【0025】
上限開度=(EVRLA)×α+β ………(1)
α<1,βは、上限開度を(EVRLA)よりも小さくするような値
次に、ステップS4に進み、目標開度EVMKBが、上記上限開度よりも大きいか否かを判断する。目標開度EVMKBが、上記上限開度よりも大きいと判断すれば、ステップS5に進み、上記目標開度EVMKBを上記上限開度に修正する。一方、目標開度EVMKBが、上記上限開度よりも大きくないと判断すれば、ステップS6に進み、制御部101は、副電動膨張弁16に信号を送り、目標開度EVMKBにする。
【0026】
この実施形態では、膨張弁制御部101が、副電動膨張弁16の上限の開度を制御して、副電動膨張弁16が冷媒を流す能力を、主電動膨張弁9が冷媒を流す能力よりも小さくする。したがって、この実施形態によれば、副電動膨張弁16の開き過ぎによる過度のインジェクションを回避して圧縮機1の故障を回避しつつ、過冷却回路8とインジェクション回路によって空気調和効率を向上できる。
【0027】
なお、上記主電動膨張弁9と副電動膨張弁16を、構造,寸法が同一の電動膨張弁で構成した場合には、部品を共通化でき、コストダウンを図れる。
【0028】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この請求項1の発明の冷凍装置は、凝縮器と主膨張機構との間に順に設けた副膨張機構と過冷却熱交換器を有する過冷却回路と、上記過冷却熱交換器からのガス冷媒を圧縮機の中間圧部分に注入するインジェクション回路を備える冷凍装置であって、主,副膨張機構は、主,副電動膨張弁からなり、副電動膨張弁が冷媒を流す能力が、主電動膨張弁が冷媒を流す能力よりも小さくなるように、副電動膨張弁の上限の開度を制御する膨張弁制御手段を備えた。
【0029】
この請求項1の発明の冷凍装置では、膨張弁制御手段が、副電動膨張弁の上限の開度を制御して、副電動膨張弁が冷媒を流す能力を、主電動膨張弁が冷媒を流す能力よりも小さくする。したがって、この発明によれば、過度のインジェクションを回避して圧縮機の信頼性向上を果たしつつ、過冷却回路とインジェクション回路によって冷凍効率を向上できる。
【0030】
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の冷凍装置において、上記主電動膨張弁と副電動膨張弁は、構造,寸法が同一の電動膨張弁からなる。この請求項2の発明では、主電動膨張弁と副電動膨張弁は、構造,寸法が同一の電動膨張弁からなるから、部品を共通化でき、コストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の冷凍装置の実施の形態としての空気調和機の冷媒回路図である。
【図2】 上記空気調和機のインジェクション用電動式膨張弁の制御動作を説明するフローチャートである。
【図3】 上記空気調和機の動作を説明するモリエル線図である。
【図4】 従来の冷凍装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
1…圧縮機、1a…中間圧の箇所、2…四路切換弁、3…室外熱交換器、
5…整流回路、6…室内熱交換器、7…アキュムレータ、8…過冷却回路、
9…主電動弁、10…インジェクション回路、11…第1逆止弁、
12…第2逆止弁、13…第3逆止弁、14…第4逆止弁、
15…過冷却熱交換器、16…インジェクション用電動式膨張弁、
21…内管、21a…入口、21b…出口、22…インジェクション配管、
P1,P2…接続点、33,35,36,37…温度センサ、
101…膨張弁制御部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration apparatus including a supercooling circuit and an injection circuit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of refrigeration apparatus is shown in FIG. This refrigeration apparatus has a
[0003]
The
[0004]
This refrigeration apparatus supercools the refrigerant from the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the refrigerant control is performed by a refrigerant circuit having a pressure reducing mechanism such as an electric valve in the injection circuit, it is necessary to make the flow rate of the auxiliary
[0006]
In the conventional refrigeration apparatus, the main electric expansion valve 54 and the sub
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a supercooling circuit capable of preventing excessive injection and a refrigeration apparatus including the injection circuit.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a refrigeration apparatus according to
The main and sub expansion mechanisms consist of main and sub electric expansion valves,
Ability to the secondary electric expansion valve flow refrigerant, so that the main electric expansion valve is smaller than the capability of flowing a coolant, Bei example an expansion valve control means for controlling the upper limit of the degree of opening of the sub-electric expansion valve,
The expansion valve control means includes
Based on the refrigerant temperature in the supercooling circuit, calculate the target opening of the auxiliary electric expansion valve,
Calculate the upper limit opening of the auxiliary electric expansion valve smaller than the opening of the main electric expansion valve,
The target opening of the sub electric expansion valve is compared with the upper limit opening, and when the target opening of the sub electric expansion valve is larger than the upper limit opening, the target opening of the sub electric expansion valve is The opening degree of the auxiliary electric expansion valve is corrected to the upper limit opening degree so that the opening degree is set to the target opening degree corrected to the upper limit opening degree .
[0009]
In the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, the expansion valve control means controls the upper opening of the auxiliary electric expansion valve so that the auxiliary electric expansion valve can flow the refrigerant, and the main electric expansion valve allows the refrigerant to flow. Make it smaller than ability. Therefore, according to the present invention, the refrigeration efficiency can be improved by the supercooling circuit and the injection circuit while avoiding excessive injection and improving the reliability of the compressor.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the first aspect, the main electric expansion valve and the auxiliary electric expansion valve are composed of electric expansion valves having the same structure and dimensions.
[0011]
In the second aspect of the invention, the main electric expansion valve and the sub electric expansion valve are made of electric expansion valves having the same structure and dimensions, so that the parts can be made common and the cost can be reduced.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0013]
FIG. 1 shows an air conditioner as an embodiment of the refrigeration apparatus of the present invention. This embodiment has a refrigerant circuit in which a
[0014]
The rectifier circuit 5 is a circuit in which a series connection circuit of the first and
[0015]
A
[0016]
The
[0017]
Next, the basic operation of the air conditioner having the above configuration will be described. FIG. 3 shows a state on the Mollier diagram at each part Q1 to Q8 of the refrigerant circuit of FIG. First, when the four-way switching valve 2 communicates the path indicated by the broken line in FIG. 1 and is in the cooling position, the refrigerant discharged from the
[0018]
On the other hand, the sub-flow is expanded by the injection
[0019]
Further, when the four-way switching valve 2 communicates the path shown by the solid line in FIG. 1 and is in the heating position, the refrigerant discharged from the
[0020]
Thus, according to this embodiment, the function of the rectifier circuit 5 allows supercooling and injection of gas refrigerant into the
[0021]
Moreover, according to this embodiment, the injection operation of the
[0022]
Next, the control operation of the injection auxiliary
[0023]
First, in step S1, the
[0024]
Next, it progresses to step S3 and the opening degree upper limit of the sub
[0025]
Upper limit opening = (EVRLA) × α + β (1)
α <1, β is a value that makes the upper limit opening smaller than (EVRLA). Then, the process proceeds to step S4, where it is determined whether the target opening EVMKB is larger than the upper limit opening. If it is determined that the target opening degree EVMKB is larger than the upper limit opening degree, the process proceeds to step S5, and the target opening degree EVMKB is corrected to the upper limit opening degree. On the other hand, if it is determined that the target opening degree EVMKB is not larger than the upper limit opening degree, the process proceeds to step S6, and the
[0026]
In this embodiment, the expansion
[0027]
If the main electric expansion valve 9 and the sub
[0028]
【The invention's effect】
As apparent from the above, the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention includes a subcooling circuit having a sub-expansion mechanism and a subcooling heat exchanger provided in this order between the condenser and the main expansion mechanism, and the subcooling circuit. A refrigeration system including an injection circuit for injecting gas refrigerant from a heat exchanger into an intermediate pressure portion of a compressor, wherein the main and sub expansion mechanisms are composed of main and sub electric expansion valves, and the sub electric expansion valve is supplying refrigerant. Expansion valve control means for controlling the upper limit opening of the auxiliary electric expansion valve is provided so that the flow capacity is smaller than the capacity of the main electric expansion valve to flow the refrigerant.
[0029]
In the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, the expansion valve control means controls the upper opening of the auxiliary electric expansion valve so that the auxiliary electric expansion valve can flow the refrigerant, and the main electric expansion valve allows the refrigerant to flow. Make it smaller than ability. Therefore, according to the present invention, the refrigeration efficiency can be improved by the supercooling circuit and the injection circuit while avoiding excessive injection and improving the reliability of the compressor.
[0030]
According to a second aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the first aspect, the main electric expansion valve and the sub electric expansion valve are electric expansion valves having the same structure and dimensions. In the second aspect of the invention, the main electric expansion valve and the sub electric expansion valve are made of electric expansion valves having the same structure and dimensions, so that the parts can be made common and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of an air conditioner as an embodiment of a refrigeration apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining a control operation of an electric expansion valve for injection of the air conditioner.
FIG. 3 is a Mollier diagram illustrating the operation of the air conditioner.
FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram of a conventional refrigeration apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
5 ... Rectifier circuit, 6 ... Indoor heat exchanger, 7 ... Accumulator, 8 ... Supercooling circuit,
9 ... Main motor operated valve, 10 ... Injection circuit, 11 ... First check valve,
12 ... 2nd check valve, 13 ... 3rd check valve, 14 ... 4th check valve,
15 ... Supercooling heat exchanger, 16 ... Electric expansion valve for injection,
21 ... Inner pipe, 21a ... Inlet, 21b ... Outlet, 22 ... Injection pipe,
P1, P2 ... connection point, 33, 35, 36, 37 ... temperature sensor,
101: Expansion valve control unit.
Claims (2)
上記主,副膨張機構は、主,副電動膨張弁(9,16)からなり、
上記副電動膨張弁(16)が冷媒を流す能力が、上記主電動膨張弁(9)が冷媒を流す能力よりも小さくなるように、副電動膨張弁(16)の上限の開度を制御する膨張弁制御手段(101)を備え、
上記膨張弁制御手段 ( 101 ) は、
上記過冷却回路における冷媒温度に基づいて、上記副電動膨張弁の目標開度を算出し、
上記主電動膨張弁の開度よりも小さな上記副電動膨張弁の上限開度を算出し、
上記副電動膨張弁の目標開度と上記上限開度とを比較し、上記副電動膨張弁の目標開度が上記上限開度よりも大きいときは、上記副電動膨張弁の上記目標開度を上記上限開度に修正して、上記副電動膨張弁の開度を上記上限開度に修正した目標開度にすることを特徴とする冷凍装置。A sub-cooling circuit (8) having a sub-expansion mechanism (16) and a sub-cooling heat exchanger (15) provided in order between the condenser (3, 6) and the main expansion mechanism (9); A refrigeration apparatus comprising an injection circuit (10) for injecting gas refrigerant from an exchanger (15) into an intermediate pressure part (1a) of a compressor (1),
The main and sub expansion mechanisms are composed of main and sub electric expansion valves (9, 16).
The upper opening of the auxiliary electric expansion valve (16) is controlled so that the ability of the auxiliary electric expansion valve (16) to flow refrigerant is smaller than the ability of the main electric expansion valve (9) to flow refrigerant. e Bei expansion valve control means (101),
The expansion valve control means (101),
Based on the refrigerant temperature in the supercooling circuit, calculate the target opening of the auxiliary electric expansion valve,
Calculate the upper limit opening of the auxiliary electric expansion valve smaller than the opening of the main electric expansion valve,
The target opening of the sub electric expansion valve is compared with the upper limit opening, and when the target opening of the sub electric expansion valve is larger than the upper limit opening, the target opening of the sub electric expansion valve is The refrigeration apparatus , wherein the opening degree is corrected to the upper limit opening degree, and the opening degree of the auxiliary electric expansion valve is set to the target opening degree corrected to the upper limit opening degree .
上記主電動膨張弁(9)と副電動膨張弁(16)は、構造,寸法が同一の電動膨張弁からなることを特徴とする冷凍装置。The refrigeration apparatus according to claim 1,
The main electric expansion valve (9) and the auxiliary electric expansion valve (16) are electric expansion valves having the same structure and dimensions.
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