JP4537242B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍装置に係り、さらに詳しくは、圧縮機への油戻し機構を備えた冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus including an oil return mechanism for a compressor.
従来の冷凍装置に、複数台の室外ユニットと複数台の室内ユニットとを備え、圧縮機構から流出する油上り量と圧縮機構に戻る油戻り量との差に対応した係数が圧縮機構の容量に基いて複数種類設定され、圧縮機構の運転容量に対応して係数を加算し、係数を加算した加算値が所定値になると、潤滑油の油戻し運転を実行し、さらに、室内電動膨張弁の開度が制限されると、係数を大きな特殊値に設定する運転を行うようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。 A conventional refrigeration system is provided with a plurality of outdoor units and a plurality of indoor units, and the coefficient corresponding to the difference between the amount of oil rising from the compression mechanism and the amount of oil returning to the compression mechanism is the capacity of the compression mechanism. A plurality of types are set based on this, and a coefficient is added corresponding to the operating capacity of the compression mechanism, and when the added value obtained by adding the coefficient reaches a predetermined value, an oil return operation of the lubricating oil is executed. When the opening degree is limited, there is one that performs an operation of setting a coefficient to a large special value (for example, see Patent Document 1).
特許文献1においては、室内ユニットを制御できる冷凍装置の油戻し運転を行う場合、室外ユニットと室内ユニットの運転状況によって、室外ユニットと室内ユニットの運転容量を変化させている。このような場合、室内ユニットから室外ユニットへ油を戻す場合は有効であるが、室外ユニットにおいて、低圧の油タンクから圧縮機への返油機構を備えているユニットでは、低圧の油タンクから圧縮機へ確実に返油することができないという問題があった。
In
また、上記のような油戻し運転では、室外ユニットと室内ユニットの運転容量を変化させるため、特に、室内ユニットの運転容量を変化させることによる一時的な能力不足が発生するという問題があった。
さらに、室外ユニットと室内ユニットの運転制御が独立している冷凍装置においては、上記のように室外ユニットと室内ユニットが互いの運転状況を判別できないため、最適な油戻し運転を行うことができなかった。
Further, in the oil return operation as described above, since the operation capacities of the outdoor unit and the indoor unit are changed, there is a problem that a temporary shortage of capacity occurs particularly by changing the operation capacities of the indoor units.
Furthermore, in the refrigeration system in which the operation control of the outdoor unit and the indoor unit is independent, the outdoor unit and the indoor unit cannot distinguish each other's operation status as described above, and therefore an optimal oil return operation cannot be performed. It was.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、蒸発器の能力を変化させることなく、油タンクから圧縮機へ油を供給することのできる信頼性の高い冷凍装置を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a highly reliable refrigeration apparatus capable of supplying oil from an oil tank to a compressor without changing the capacity of an evaporator. It is aimed at.
本発明に係る冷凍装置は、インバータ電源によって駆動される圧縮機、凝縮器、受液器、膨張機構、蒸発器、気液分離器、油タンク、該油タンクと前記圧縮機との間に低圧圧力センサが設けられた主冷媒回路と、前記油タンクから圧縮機に返油する返油機構とを有し、流量制御弁を有し一端が前記受液器と膨張機構との間に接続され、他端が前記蒸発器と気液分離器との間に接続された液冷媒バイパス回路と、前記受液器と前記膨張機構の間に設置され、前記液冷媒バイパス回路を流れる液冷媒を熱交換する二重管式熱交換器と、を設け、バイパスされた液冷媒が前記二重管式熱交換器内において蒸発し、ガス化してしまうような開度に調整されている前記流量制御弁の開度を、前記圧縮機の回転数と低圧圧力が所定の基準値以下となり、その状態が所定時間経過したときにアップし、前記気液分離器に液冷媒を流入させ前記気液分離器の油面を所定の高さに達するようにするものである。 The refrigeration apparatus according to the present invention includes a compressor, a condenser, a liquid receiver, an expansion mechanism, an evaporator, a gas-liquid separator, an oil tank, an oil tank, and a low pressure between the oil tank and the compressor. It has a main refrigerant circuit provided with a pressure sensor and an oil return mechanism that returns oil from the oil tank to the compressor, has a flow control valve, and one end is connected between the liquid receiver and the expansion mechanism. A liquid refrigerant bypass circuit having the other end connected between the evaporator and the gas-liquid separator, and a liquid refrigerant that is installed between the liquid receiver and the expansion mechanism and that heats the liquid refrigerant flowing through the liquid refrigerant bypass circuit. A double-pipe heat exchanger to be exchanged, and the flow rate control valve adjusted to such an opening that the bypassed liquid refrigerant evaporates and gasifies in the double-pipe heat exchanger When the rotation speed of the compressor and the low pressure are below a predetermined reference value, Up when the state has passed a predetermined time, and is to the liquid refrigerant to flow into the gas-liquid separator reaches the oil level of the gas-liquid separator at a predetermined height.
本発明によれば、蒸発器へ流れる冷媒は、過冷媒度が増加するため、膨張機構の前でのフラッシュガスの発生を防止できるので、蒸発器の能力が向上し信頼性の高い冷凍装置を提供することができる。 According to the present invention, the refrigerant flowing into the evaporator has an increased degree of super refrigerant, so that the generation of flash gas in front of the expansion mechanism can be prevented, so that the ability of the evaporator is improved and a highly reliable refrigeration apparatus is provided. Can be provided.
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る冷凍装置の冷媒回路の説明図である。
本実施に係る冷媒回路は、インバータ電源によって駆動される圧縮機1、凝縮器2、受液器3、膨張機構4、蒸発器5、気液分離器6及び気液分離器6と圧縮機1との間に低圧圧力センサ8が順次接続された主冷媒回路15と、圧縮機1と気液分離器6との間に設けられた返油機構7と、開閉弁10を有し、一端が圧縮機1と凝縮器2との間に接続され、他端が蒸発器5と気液分離器6との間に接続されたガス冷媒バイパス回路9とからなっている。なお、本発明においては、冷媒としてHFC冷媒を使用している(以下の実施の形態においても同様である)。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a refrigerant circuit of a refrigeration apparatus according to
The refrigerant circuit according to this embodiment includes a
図2は返油機構7の説明図である。気液分離器6は内部に油17が入れられて油タンクの機能を備えており、その下部と圧縮機1の下部とは返油配管16により連結されている。また、一端が圧縮機1の上部に接続され、他端がほぼJ字状に折曲げられて気液分離器6内に配設された主冷媒回路15の一部を構成する配管15aには、低圧圧力センサ8が設けられており、この低圧圧力センサ8によって検知された圧力は、冷凍装置の運転を制御する制御部(図示せず)によって、冷媒に応じた温度値に変換されるようになっている。
そして、圧縮機1を運転すると、気液分離器6内の圧力P1と、圧縮機1内の圧力P2との間に圧力差PS(P1>P2)が発生し、その圧力差PS=(P1−P2)によって、気液分離器6内の油17が圧縮機1内へ移動する。
FIG. 2 is an explanatory view of the
When operating the
図3(a)は圧縮機1のインバータによる運転周波数と、低圧飽和温度ETに対応した返油機構7の返油特性の一例を示す線図である。前述のように、気液分離器6内の油17が圧縮機1へ移動するためには、気液分離器6内の圧力P1と圧縮機1内の圧力P2との間に圧力差PSが必要であるが、この圧力差PSは、圧縮機1の運転周波数が低いほど、また、低圧飽和温度ETが低いほど、小さくなる。つまり、主冷媒回路15を流れる冷媒の流量が小さいほど、油17の移動を行うための十分な圧力差PSを確保できなくなる領域があることを示している。
FIG. 3A is a diagram showing an example of the oil return characteristics of the
図4は本実施の形態に係る冷凍装置の運転制御の一例を説明するためのフローチャートである。
先ず、圧縮機1の運転周波数がある周波数、例えば50Hz以下で、低圧圧力センサ8が検知した低圧飽和温度が、例えば−20℃以下の運転であるかどうかを識別する(ステップS−1)。そして、運転がある時間、例えば積算3時間以上になると(ステップS−2)、ガス冷媒バイパス回路9の開閉弁10を開放する(ステップS−3)。これにより、圧縮機1の吐出ガスがガス冷媒バイパス回路9を介して吸入側に流れ込むので、圧縮機1に吸込む冷媒量が増加し、低圧飽和温度が上昇する。
FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of operation control of the refrigeration apparatus according to the present embodiment.
First, it is determined whether or not the operation frequency of the
ついで、圧縮機1の運転周波数を増加させ(ステップS−4)、ガス冷媒バイパス回路9の開閉弁10が開く前の低圧飽和温度になるようにして開閉弁10を閉じれば(ステップS−5)、蒸発器5に流れる冷媒量及び低温飽和温度はそのままで、気液分離器6に流れる冷媒量を増加させることができる。よって、気液分離器6から圧縮機1へ返油を行うための圧力差PSを十分確保することができるので、圧縮機1への返油を行うことができる。つまり、図3(b)に示すように、返油できない領域で運転していたAの状態から、返油できる領域の運転Bに移動させるのである。
Next, the operating frequency of the
このようなガス冷媒バイパス回路9の開閉弁10を開いたのちの運転時間を、例えば、60Hz以上の運転を積算8分、又は70Hz以上の運転を積算1分、あるいはガス冷媒バイパス回路9の開閉弁10を開いてから15分経過の如く、圧縮機1を運転する周波数に応じてあらかじめ設定しておくことにより、バイパス回路9の開閉弁10を開く返油運転を最適に行うことができる。
よって、蒸発器5の能力不足を生じることがなく、油タンク機能を備えた気液分離器6から圧縮機1へ確実に返油することのできる信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。
For example, the operation time after opening the on-off
Therefore, it is possible to obtain a highly reliable refrigeration apparatus capable of reliably returning oil from the gas-
[実施の形態2]
図5は本発明の実施の形態2に係る冷凍装置の冷媒回路の説明図、図6は図5の返油機構の説明図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
図5において、11は受液器3と膨張機構4との間の室部ユニット20の主冷媒回路15に設けられた二重管式熱交換器、12は一端が二重管式熱交換器11と膨張機構4との間に接続され、二重管式熱交換器11を経て他端が蒸発器5と気液分離器6との間に接続された液冷媒バイパス回路で、液冷媒の流量を制御する流量制御弁13が設けられている。また、気液分離器6内に配設された配管15aのJ字状折曲げ部には、油戻し穴18が設けられている。
[Embodiment 2]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus according to
In FIG. 5, 11 is a double-pipe heat exchanger provided in the
上記のように構成した冷媒回路において、通常の運転時においては、液冷媒バイパス回路12に設けた流量制御弁13は、バイパスされた液冷媒が二重管式熱交換器11内において蒸発し、ガス化してしまうように開度が調整されているため、液冷媒バイパス回路12から気液分離器6のある低圧側へは、ガス冷媒のみが流れるようになっている。また、蒸発器5へ流れる冷媒は、上記の制御により過冷媒度が増加するため、膨張機構4の前でのフラッシュガスの発生を防止することができるので信頼性が向上し、蒸発器5の能力をアップすることができる。
In the refrigerant circuit configured as described above, during normal operation, the flow
本実施の形態においても、返油機構7の作用は実施の形態1の場合と同様である。そして、気液分離器6内には、その油面が油戻し穴18の下方になるような量の油17があらかじめ封入されており、通常運転の場合には、前述のように、気液分離器6内の圧力P1と圧縮機1内の圧力P2との圧力差PS=P1−P2によって、気液分離器6内の油17が返油配管16から圧縮機1へ移動するため、気液分離器6内の油17が油戻し穴18から圧縮機1へ移動することはない。
Also in the present embodiment, the operation of the
図7は本実施の形態に係る冷媒回路の運転制御の一例を説明するためのフローチャートである。
先ず、圧縮機1の運転周波数がある周波数(例えば、50Hz以下)で、低圧圧力センサ8が検知する低圧飽和温度がある温度(例えば、−20℃以下)であるかどうかを識別する(ステップS−11)。そして、その運転がある時間(例えば、積算3時間以上)経過すると(ステップS−12)、液冷媒バイパス回路12の流量制御弁13の開度をアップし(ステップS−13)、2重管式熱交換器11で蒸発されない液冷媒が気液分離器6に流れ込むようにする。
FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of operation control of the refrigerant circuit according to the present embodiment.
First, it is identified whether or not the operating frequency of the
このとき、圧縮機1の運転周波数を増加させ、蒸発器5への冷媒流量と低圧飽和温度を流量制御弁13の開度を変化させる前後と同じようにして、蒸発器5の能力が低下しないようにする。
この場合、気液分離器6に流入した液冷媒は油17と混合する。そして、気液分離器6内の油面が逐次上昇して返油穴18の高さに達すると、返油穴18から冷媒と油17が連通配管15aを通って圧縮機1へ流れ込み、結果として圧縮機1へ油17を移動させることができる。
At this time, the operating frequency of the
In this case, the liquid refrigerant flowing into the gas-
しかしながら、このような液冷媒をバイパスする運転を長時間継続すると、圧縮機1へ液冷媒が多量に流れ込んで油濃度が低下し、圧縮機1の故障につながるおそれがある。そのため、液冷媒をバイパスさせる時間を、気液分離器6内の油面が一時的に油戻し穴18の高さまで上昇する時間、例えば10分程度とし(ステップS−14)、この時間を経過したときは流量制御弁13の開度を元に戻すようにすれば(ステップS−15)、最適の油戻し運転を行うことができる。
これにより、蒸発器5が能力不足を生ずることがなく、気液分離器6から圧縮機1へ確実に返油できるので、信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。
However, if the operation of bypassing the liquid refrigerant is continued for a long time, a large amount of the liquid refrigerant flows into the
Thereby, since the
[実施の形態3]
図8は本発明の実施の形態3に係る冷凍装置の冷媒回路の説明図、図9は図8の返油機構の説明図である。なお、実施の形態1、2と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態は、実施の形態1若しくは2、又は図8に示すように、ガス冷媒バイパス回路9と液冷媒バイパス回路12の両者を含む冷媒回路において、返油機構7の油タンクを兼ねた気液分離器6の油の取出し口6aを、圧縮機1への返油配管16の最も高い位置よりさらに高い位置に設けたものである。
[Embodiment 3]
FIG. 8 is an explanatory diagram of the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus according to
In the refrigerant circuit including both the gas
前述のように、気液分離器6内の油17は、気液分離器6内の圧力P1と、圧縮機1内の圧力P2との圧力差PS=P1−P2によって圧縮機1へ移動するが、本実施の形態はこれに加えて、気液分離器6の油取出し口6aが圧縮機1への返油配管16の最も高い位置よりさらに高い位置に設けたので、上記の圧力差PSに気液分離器6の油17の位置エネルギーが加わるため、圧縮機1が運転するすべての領域において、気液分離機6内の油17を圧縮機1へ供給することができる。
As described above, the
本実施の形態によれば、油戻しのための特別な運転制御による室内ユニット31の能力不足を生ずることがなく、気液分離器6から圧縮機1へ確実に返油することができるので、信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。なお、本実施の形態は、後述の実施の形態4の油タンク19にも実施することができる。
According to the present embodiment, it is possible to reliably return oil from the gas-
[実施の形態4]
図10は本発明の実施の形態4に係る冷凍装置の冷媒回路の説明図である。なお、実施の形態3(図8)と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態1〜3では、気液分離器6に油17を入れて油タンクを兼ねた場合を示したが、本実施の形態は、気液分離器6とは別に油タンク19を設け、圧縮機1と蒸発器5との間に、気液分離器6と油タンク19を直列に接続したものである。
[Embodiment 4]
FIG. 10 is an explanatory diagram of the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. The same parts as those in the third embodiment (FIG. 8) are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the first to third embodiments, the case where the
蒸発器5に接続された主冷媒回路15の他端には気液分離器6が接続されており、一端が気液分離器6内に配設された配管15aの他端と、低圧圧力センサ8を有し、一端が圧縮機1に接続された配管15bの他端が、それぞれ油が入れられた油タンク19内に開口しており、油タンク19の下部と圧縮機1の下部との間には、返油機構7を構成する返油配管16が接続されている。
A gas-
本実施の形態においても、油タンク19内の圧力P1と、圧縮機1内の圧力P2との圧力差PS=P1−P2によって、油タンク19内の油が圧縮機1に移動する作用は、実施の形態1〜3の場合と同様であって、図3で説明したように、圧縮機1の運転状態に応じて油タンク19から圧縮機1へ返油できなくなる領域があることも同じである。また、実施の形態1又は2のフローチャート(図4、図7)で説明したように、圧縮機1の運転状態に応じてガス冷媒バイパス回路9の開閉弁10又は液冷媒バイパス回路12の流量制御弁13を制御することにより、油タンク19から圧縮機1へ返油を行うことができる。
Also in the present embodiment, the oil in the
本実施の形態を説明する図10は、実施の形態3に係る冷媒回路とほぼ同様の冷媒回路が示してあるが、実施の形態1、2においても、本実施の形態と同様に、気液分離器6と油タンク19とを分離することができる。
FIG. 10 illustrating the present embodiment shows a refrigerant circuit that is substantially the same as the refrigerant circuit according to the third embodiment. However, in the first and second embodiments, as in the present embodiment, the gas-liquid The
1 圧縮機、2 凝縮器、3 受液器、4 膨張機構、5 蒸発器、6 気液分離器、6a 油の取出し口、7 返油機構、8 低圧圧力センサ、9 ガス冷媒バイパス回路、10 開閉弁、11 二重管熱交換器、12 液冷媒バイパス回路、13 流量制御弁、15 主冷媒回路、15a,15b 配管、16 返油配管、17 油、18 油戻し穴、19 油タンク。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
流量制御弁を有し一端が前記受液器と膨張機構との間に接続され、他端が前記蒸発器と気液分離器との間に接続された液冷媒バイパス回路と、
前記受液器と前記膨張機構の間に設置され、前記液冷媒バイパス回路を流れる液冷媒を熱交換する二重管式熱交換器と、を設け、
バイパスされた液冷媒が前記二重管式熱交換器内において蒸発し、ガス化してしまうような開度に調整されている前記流量制御弁の開度を、前記圧縮機の回転数と低圧圧力が所定の基準値以下となり、その状態が所定時間経過したときにアップし、
前記気液分離器に液冷媒を流入させ前記気液分離器の油面を所定の高さに達するようにする
ことを特徴とする冷凍装置。 Compressor, condenser, receiver, expansion mechanism, evaporator, gas-liquid separator, oil tank, and main refrigerant provided with a low-pressure sensor between the oil tank and the compressor driven by an inverter power supply A circuit and an oil return mechanism for returning oil from the oil tank to the compressor;
A liquid refrigerant bypass circuit having a flow control valve, one end connected between the receiver and the expansion mechanism, and the other end connected between the evaporator and the gas-liquid separator;
A double-pipe heat exchanger installed between the liquid receiver and the expansion mechanism for exchanging heat of the liquid refrigerant flowing through the liquid refrigerant bypass circuit;
The opening of the flow control valve, which is adjusted to such an opening that the liquid refrigerant bypassed evaporates and gasifies in the double-tube heat exchanger, and the rotation speed of the compressor and the low pressure Will be up when the time is less than the predetermined reference value and the state has elapsed for a predetermined time,
A refrigeration apparatus characterized in that a liquid refrigerant is introduced into the gas-liquid separator so that the oil level of the gas-liquid separator reaches a predetermined height .
前記気液分離器内の油面が一時的に前記気液分離器内に配設された配管の油戻し穴の高さまで上昇する時間としている
ことを特徴とする請求項1記載の冷凍装置。 The time to bypass the liquid refrigerant
2. The refrigeration apparatus according to claim 1 , wherein the oil level in the gas-liquid separator is temporarily set to a height of an oil return hole of a pipe disposed in the gas-liquid separator .
前記流量制御弁の開度を元に戻すようにする
ことを特徴とする請求項2記載の冷凍装置。 After the oil level in the gas-liquid separator temporarily rises to the height of the oil return hole,
3. The refrigeration apparatus according to claim 2, wherein the opening degree of the flow control valve is restored .
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷凍装置。 A gas refrigerant bypass circuit having an on-off valve and having one end connected between the compressor and a condenser and the other end connected between the evaporator and a gas-liquid separator is provided. The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the oil tank is omitted and the gas-liquid separator is provided with an oil tank function.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein an HFC refrigerant is used as the refrigerant.
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の冷凍装置。 The oil outlet of the gas-liquid separator having the oil tank or the oil tank function is provided at a position higher than the highest position of the oil return pipe to the compressor. The refrigeration apparatus according to crab.
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