(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の吐出口と吸込口とが、前記圧縮機の吐出口から吸込口に向って順に、凝縮器、第１減圧機構、気液分離器、第２減圧機構、蒸発器を介して接続されると共に、前記圧縮機には、前記吸込口と別個独立してインジェクションポートが設けられ、前記インジェクションポートと前記気液分離器とが、ガスインジェクション管を介して接続され、前記ガスインジェクション管に、前記圧縮機側から前記気液分離器側に向って順に、逆止弁、開閉弁が介装されている冷凍サイクル装置において、前記開閉弁と前記逆止弁との間の前記ガスインジェクション管と前記圧縮機の吸込口又は吸入側の低圧ガス配管とを連通させるバイパス管と、前記バイパス管に介装され、前記開閉弁が開状態にあるときに閉じて前記バイパス管を遮断し、前記開閉弁が閉状態にあるときに開として前記バイパス管を開通させるバイパス弁とを備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記開閉弁が、前記冷凍サイクル装置の負荷状態に応じて開閉制御され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。
【請求項３】
圧縮機の吐出口と吸込口とが、前記圧縮機の吐出口から吸込口に向って順に、凝縮器、第１減圧機構、気液分離器、第２減圧機構、蒸発器を介して接続されると共に、前記圧縮機には、前記吸込口と別個独立してインジェクションポートが設けられ、前記インジェクションポートと前記気液分離器とが、ガスインジェクション管を介して接続され、前記ガスインジェクション管に、逆止弁が介装されている冷凍サイクル装置において、前記気液分離器と前記逆止弁との間の前記ガスインジェクション管と前記圧縮機の吸入口又は吸込口側の低圧ガス配管とを連通させるバイパス管と、前記バイパス管と前記ガス通路との接続位置に設けられ、前記ガスインジェクション管と前記バイパス管とを選択的に開閉する三方弁とを備え、前記三方弁の開閉によって、前記気液分離器が、前記ガスインジェクション管及び前記インジェクションポートで形成されるガス通路を通じて前記圧縮機と連通され、又は前記バイパス管が前記逆止弁と連通されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記三方弁が、前記冷凍サイクル装置の負荷状態に応じて切替制御されることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記逆止弁が前記圧縮機に内蔵されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気液分離器を備え、この気液分離器で分離した後のガス成分を、運転状態に応じて、圧縮機にインジェクションするようにした冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクル装置として、実開平１ー１３４８５７号公報に見られるように、冷凍サイクルを構成する要素に気液分離器を加えて、この気液分離器で分離した後のガス成分を圧縮機にインジェクションすると共に、このガス成分を導くガスインジェクション管に電磁式の開閉弁及び逆止弁を介装することが提案されている。これによれば、ガスインジェクションによる高出力運転から開閉弁が閉じられて通常運転に切り替えられた状態で、圧縮機の作動停止により圧縮機側の圧力が気液分離器側の圧力よりも高くなったときであっても、逆止弁により圧縮機から開閉弁への冷媒ガスの逆流を防止して開閉弁のチャタリングを防止することができるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
さて、冷凍サイクル装置においては、広く一般的に、圧縮機の圧力脈動による圧縮ロスの問題を有し、特に低負荷で圧縮比が小さくなるほど圧縮機の圧力脈動が大きくなる傾向にあることから、この圧力脈動によって圧縮ロスが発生して効率が低下するという問題を有している。
【０００４】
本発明は、このような問題点を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ガスインジェクションを行うようにした冷凍サイクル装置の基本構造をそのまま利用しつつ若干の構造的変更を加えることで圧縮機の圧力脈動に基づく効率低下を抑えるようした冷凍サイクル装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機の吐出口と吸込口とが、前記圧縮機の吐出口から吸込口に向って順に、凝縮器、第１減圧機構、気液分離器、第２減圧機構、蒸発器を介して接続されると共に、前記圧縮機には、前記吸込口と別個独立してインジェクションポートが設けられ、前記インジェクションポートと前記気液分離器とが、ガスインジェクション管を介して接続され、前記ガスインジェクション管に、前記圧縮機側から前記気液分離器側に向って順に、逆止弁、開閉弁が介装されている冷凍サイクル装置において、前記開閉弁と前記逆止弁との間の前記ガスインジェクション管と前記圧縮機の吸込口又は吸入側の低圧ガス配管とを連通させるバイパス管と、前記バイパス管に介装され、前記開閉弁が開状態にあるときに閉じて前記バイパス管を遮断し、前記開閉弁が閉状態にあるときに開として前記バイパス管を開通させるバイパス弁とを備えていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の本発明の冷凍サイクル装置は、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、前記開閉弁が、前記冷凍サイクル装置の負荷状態に応じて開閉制御されることを特徴とする。
請求項３記載の本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機の吐出口と吸込口とが、前記圧縮機の吐出口から吸込口に向って順に、凝縮器、第１減圧機構、気液分離器、第２減圧機構、蒸発器を介して接続されると共に、前記圧縮機には、前記吸込口と別個独立してインジェクションポートが設けられ、前記インジェクションポートと前記気液分離器とが、ガスインジェクション管を介して接続され、前記ガスインジェクション管に、逆止弁が介装されている冷凍サイクル装置において、前記気液分離器と前記逆止弁との間の前記ガスインジェクション管と前記圧縮機の吸入口又は吸込口側の低圧ガス配管とを連通させるバイパス管と、前記バイパス管と前記ガス通路との接続位置に設けられ、前記ガスインジェクション管と前記バイパス管とを選択的に開閉する三方弁とを備え、前記三方弁の開閉によって、前記気液分離器が、前記ガスインジェクション管及び前記インジェクションポートで形成されるガス通路を通じて前記圧縮機と連通され、又は前記バイパス管が前記逆止弁と連通されることを特徴とする。
請求項４記載の本発明の冷凍サイクル装置は、請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、前記三方弁が、前記冷凍サイクル装置の負荷状態に応じて切替制御されることを特徴とする。
請求項５記載の本発明の冷凍サイクル装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置において、前記逆止弁が前記圧縮機に内蔵されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態によれば、ガスインジェクションを行う冷凍サイクル装置に、単にパイパス管を追加してこのバイパス管を圧縮機の吸入口とガスインジェクション管とに接続するだけで、特に低負荷でその傾向が大きくなる圧縮機の圧力脈動をバイパス管に誘引してこれを減衰することができる。したがって、ガスインジェクションを行うために必要とされるガスインジェクション管、逆止弁及び開閉弁を、このガスインジェクションを行わない通常運転状態においても活用して圧縮機の圧力脈動による圧縮ロスを低減することができ、比較的低コストで圧力脈動に基づく効率の低下を抑えることができる。
本発明の第２の実施の形態によれば、バイパス管の開閉を制御するバイパス弁が、冷凍サイクル装置の負荷状態に応じて制御されることから、特に低負荷時に問題となり易い圧縮機の圧力脈動に対処するのに合理的である。
【０００８】
また、本発明の第３の実施の形態によれば、バイパス管とガスインジェクションのためのガスインジェクション管との接続位置に、前記開閉弁及び前記バイパス弁の機能を有する三方弁が設置されているため、装置のコンパクト化を図ることができると共に、制御の応答性を向上させることができ、さらには、ランニングコストの低減を図ることもできる。
本発明の第４の実施の形態によれば、三方弁の切替が、冷凍サイクル装置の負荷状態に応じて制御されることから、特に低負荷時に問題となり易い圧縮機の圧力脈動に対処するのに合理的である。
また、本発明の第５の実施の形態によれば、逆止弁が圧縮機に内蔵されていることから、圧縮機から逆止弁までのデッドボリュームを少なくすることができ、さらには、圧力脈動ロスを低減して圧縮機効率の低下を抑制できる。
【０００９】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施例における冷凍サイクル装置の全体系統図である。この冷凍サイクル装置１は、冷凍サイクルの基本的な構成要素である凝縮器２、蒸発器３、圧縮機４、減圧機構５を有し、凝縮器２と蒸発器３とを接続する一方側の配管６に圧縮機４が介装され、他方側の配管７に減圧機構５が介装されて、全体として一つの冷媒循環経路が形成されている。
【００１０】
冷凍サイクル装置１に含まれる減圧機構５は、第１減圧機構５ａと第２減圧機構５ｂとで構成されている。第１減圧機構５ａは、凝縮器２から流出した高圧状態の凝縮液を中間圧力まで膨張させる役割を担い、第２減圧機構５ｂは、中間圧力の凝縮液を更に低い所定の低圧状態まで膨張させる役割を担う。これら第１、第２の減圧機構５ａ、５ｂの間には、第１減圧機構５ａにより膨張された冷媒ガスを液体成分とガス部分とに分離する気液分離器８が配設され、この気液分離器８で分離された後の冷媒ガスの液体成分が第２減圧機構５に向けて供給される。
【００１１】
圧縮機４は、吸込口４ａ及び吐出口４ｂとは別個独立したインジェクションポート４ｃを有する。上述した気液分離器８は、ガスインジェクション管９及びインジェクションポート４ｃで形成されるガス通路を通じて圧縮機４と連通され、この気液分離器８で分離された後の飽和ガスのガス部分を圧縮機４に導入することができるようになっている。ガスインジェクション管９には、電磁式の開閉弁１０と逆止弁１１とが介装されている。例えば、暖房運転時において大きな能力が要求されるときには、開閉弁１０が開弁されて、圧縮機４に対してガスインジェクションが行われる。これにより、冷凍サイクル装置１は圧縮機４の能力が向上した高出力運転になる。
【００１２】
開閉弁１０は、図外のコントローラにより空調負荷に対応した制御信号により開閉制御される。例えば、空調負荷が小さいときには開閉弁１０が閉じられ、逆に、空調負荷が大きいとき、例えば暖房運転時において大きな能力が要求されるときには、開閉弁１０が開かれる。空調負荷又は運転条件を決定するパラメータとしては、周波数、圧縮比、室内外温度、室内外風量、冷房運転要求、暖房運転要求などを含む。逆止弁１１は、インジェクションガスの流れ方向とは逆方向の流れを禁止するものであり、例えば圧縮機４の作動停止直後に圧縮機４側の圧力が気液分離器８側の圧力よりも高くなったときに、冷媒ガスが圧縮機４から開閉弁１０へ逆流することを規制する。逆止弁１１は、ガスインジェクション管９に独立して設置してもよいが、圧縮機４の中に内蔵する形で設置するのが好ましい。逆止弁１１を圧縮機４に内蔵したときには、圧縮機４から逆止弁１１までのデッドボリュームを小さくすることができ、加えて圧力脈動ロスを低減することができるため、効率を向上させることができる。
【００１３】
冷凍サイクル装置１は、ガスインジェクション管９と圧縮機４の吸入口４ａ側の低圧ガスの配管６とに接続されたバイパス管１５を有し、このバイパス管１５には電磁式開閉弁からなるバイパス弁１６が介装されている。すなわち、バイパス管１５はその一端が逆止弁１１と開閉弁１０との間のガスインジェクション管９に接続され、バイパス管１５の他端が圧縮機４の吸込口４ａの配管６に接続されている。バイパス弁１６は、上述したインジェクションガス用の開閉弁１０が開状態のときに閉じられ、インジェクション用開閉弁１０が閉状態のときに開かれる。
【００１４】
通常運転のときには、ガスインジェクション用開閉弁１０が閉状態とされると共にバイパス弁１６が開状態とされる。これにより、低負荷運転になるほど大きくなる傾向になる圧縮機４の圧力脈動を、バイパス管１５を通じて圧縮機４の吸込口４ａ側に誘引してこれを減衰させることができるため、逆止弁１１のチャタリングや圧縮ロスが低減することになり、圧縮機効率を向上させることができる。
【００１５】
図２は、第２実施例における冷凍サイクル装置の全体系統図である。この第２実施例の説明において、上述した第１実施例と同一構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
この第２実施例の冷凍サイクル装置２０においては、第１実施例で採用した開閉弁１０、バイパス弁１６に代わるものとして三方弁２１が用いられ、この三方弁２１は、バイパス管１５とガスインジェクション管９との連結部分に配設されている。この三方弁２１は、ガスインジェクション管９の圧縮機４への連通と、バイパス管１５の連通とを選択的に切替ている。
【００１６】
この第２実施例の冷凍サイクル装置２０においては、第１実施例で採用した開閉弁１０及びバイパス弁１６の２つの要素を、三方弁１７という一つの要素に集約したことから、第１実施例と同じ機能および作用を維持しつつ装置のコンパクト化を図ることができるだけでなく、制御の応答性を向上させ、更にはランニングコストの低減をも図ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、ガスインジェクションを行うようにした冷凍サイクル装置の基本構造をそのまま利用しつつ若干の構造的変更を加えることで圧縮機の圧力脈動に基づく効率低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による冷凍サイクル装置の全体系統図
【図２】本発明の第２実施例による冷凍サイクル装置の全体系統図
【符号の説明】
１    冷凍サイクル装置
２    凝縮器
３    蒸発器
４    圧縮機
４ａ    吸込口
４ｂ    吐出口
４ｃ    インジェクションポート
８    気液分離器
９    ガスインジェクション管
１０  開閉弁
１１  逆止弁
１５  バイパス管
１６  バイパス弁
１７  三方弁
【図１】
0003592500.tif 000002
【図２】
0003592500.tif 000003