JP3140908B2 - 冷媒循環システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒に数種のハイドロ
フルオロカーボンをブレンドした非共沸混合冷媒を用い
る冷凍・空調装置等に使用される冷媒循環システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、例えば特公平６−１２２０１
号に示された従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍・空調
装置であり、図中１は圧縮機、２は負荷側熱交換器、
３，４は主絞り装置、６は熱源側熱交換器で、これらを
冷媒配管にて接続されて、冷凍サイクルの主回路を形成
している。８は精留塔で、その塔頂部には冷媒配管１７
と冷却源９が配設された冷媒配管１８とにより塔頂貯留
器１１が接続され、また、上記精留塔底部には冷媒配管
１９と加熱源１０が配設された冷媒配管２０とにより塔
底貯留器１２が接続されている。

【０００３】負荷側熱交換器２と熱源側熱交換器６の間
には、開閉弁１５が設置された冷媒配管２１により塔頂
貯留器１１が接続され、また、開閉弁１６が設置された
冷媒配管２２により塔底貯留器１２が接続されている。
熱源側熱交換器６の上流側には、副絞り装置５と開閉弁
１３は設置された冷媒配管２３により塔頂貯留器１１が
接続され、また、副絞り装置５と開閉弁１４が設置され
た冷媒配管２４により塔底貯留器１２が接続されてい
る。そして、塔頂貯留器１１から冷媒配管２３への流出
口は塔頂貯留器１１の底部に、また、塔底貯留器１２か
ら冷媒配管２４への流出口は塔底貯留器１２の底部にそ
れぞれ設置されている。

【０００４】上記構成において、圧縮機１で圧縮された
高温高圧の非共沸混合冷媒（以下、冷媒と言う）の蒸気
は矢印Ａの方向に流れ、負荷側熱交換器２で凝縮して主
絞り装置３に入る。通常運転時には開閉弁１５，１６は
閉じられているのでそのまま主絞り装置４に入り、低温
低圧になった冷媒は、熱源側熱交換器６で蒸発して再び
圧縮機１に戻る。

【０００５】この主回路を流れる冷媒組成を変える場合
において、まず、主回路を流れる冷媒の組成を非常に高
沸点成分に富んだものにするには、開閉弁１３，１５を
閉じ、開閉弁１４，１６を開く。そうすると、主絞り装
置３を出た主回路を流れる冷媒の一部は、開いている開
閉弁１６へ分流し、残りは主絞り装置４に流入して通常
の運転と同様の回路で流れる。開閉弁１６へ流入した冷
媒は、塔底貯留器１２に入る。塔底貯留器１２に入った
冷媒は、一部は開いている開閉弁１４を通って副絞り装
置５に入り、熱源側熱交換器６の上流側で主回路を流れ
る冷媒と合流し、残りは加熱源１０が設置された冷媒配
管２０に入り、加熱されて冷媒精留塔８内を蒸気となっ
て上昇する。このとき、塔頂貯留器１１に貯留されてい
る冷媒液も冷媒配管１７から冷媒精留塔８内を下降し、
上昇してくる冷媒蒸気と気液接触して、いわゆる精留作
用を行う。

【０００６】こうして、冷媒蒸気は上昇するにつれて低
沸点成分に富んだものとなり、冷却源９が設置された冷
媒配管１８に導入されて液化し、開閉弁１３が閉じられ
ていることにより塔頂貯留器１１に貯留される。このよ
うな精留作用が繰り返され、ついには、塔頂貯留器１１
には非常に低沸点成分に富んだ冷媒だけが貯留されるこ
とになる。したがって、主回路を流れる冷媒の組成は、
非常に高沸点成分に富んだものにするようにしていた。

【０００７】主回路を流れる冷媒の組成を、低沸点成分
に富んだものとするには、開閉弁１３，１５を開き、開
閉弁１４，１６を閉じる。そうすると、主絞り装置３を
出た主回路を流れる冷媒の一部は分流して、開いている
開閉弁１５を通り、塔頂貯留器１１に流入するが、開閉
弁１３も開いているため、流入してきた冷媒の一部は冷
媒配管２３を通り、副絞り装置５を通って主回路に合流
する。そして、残りの冷媒は、冷媒配管１７から冷媒精
留塔８内に入り下降する。このとき、塔底貯留器１２内
の冷媒の一部が加熱源１０で加熱されて冷媒精留塔内を
上昇し、下降する液と気液接触して、いわゆる精留作用
を行う。このようにして、下降する冷媒液は徐々に高沸
点成分に富んだものになり、開閉弁１４が閉じられてい
るため塔底貯留器１２に貯留される。そして、このよう
な精留作用が繰り返され、ついには、塔底貯留器１２に
は、非常に高沸点成分に富んだ冷媒だけが貯留されるこ
とになる。したがって、主回路を流れる冷媒の組成は、
非常に低沸点成分に富んだものにするようにしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の冷凍
・空調装置等に使用される冷媒循環システムでは、精留
塔によって精留された成分を貯留する構成としているの
で、冷媒の濃度が冷媒回路内で一定しない圧縮機起動時
等の急激な圧力変動に対応できなくなり、また、精留塔
自身の構造も複雑で大きく、コストもかかるなどの問題
があった。本発明は、上記の課題を解決するもので、定
常運転時のみならず起動時などの非定常運転時にも素早
く冷媒回路内の組成を調節し、かつ、組成調節機構を簡
素化し、低コスト化を実現するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる冷凍循
環システムでは、圧縮機吐出部から冷媒回路の低圧側構
成機器または低圧側配管の少なくとも１ケ所へ接続され
冷媒液を冷媒液寝込部分にバイパスするバイパス管を設
け、冷媒システム起動時に低圧側構成機器または低圧側
配管内の冷媒液寝込部分に、圧縮機からの吐出冷媒を吹
き込むこととした。

【００１０】さらに、バイパス管に開閉機構を設け、開
閉機構は起動時に開放されることとした。

【００１１】さらに、開閉機構を開閉させて、冷媒を冷
媒回路内の各機器を循環させながら組成を調整すること
とした。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】この発明は、冷媒を冷媒回路の機器をバイパス
させて、冷媒回路内を循環する冷媒の組成を調整するこ
とにより、定常運転時及び非定常運転時において、高低
圧を制御し、常に安定かつ効率の良い運転を行うことが
できる。

【００２０】この発明は、圧縮機吐出部から、冷媒回路
の低圧側へ冷媒をバイパスさせる。

【００２１】この発明は、圧縮機より吐出される低沸点
成分に富む冷媒を低圧側構成機器又は低圧側配管に一部
バイパスすることにより、蒸発器に寝込んだ高沸点成分
に富む液冷媒を蒸発させ、冷媒の組成を素早く一定にす
ることができる。

【００２２】この発明は、必要に応じて、時間、温度変
化、圧力変化、液面量等物理量を検知して開閉機構を開
閉することにより、精度よいタイミングで開閉できる。

【００２３】

【実施例】実施例１． 以下、本発明の一実施例を図１について説明する。図１
は、本発明の基本システムを示す冷媒回路図である。図
１において、３１は圧縮機、３２は熱源側熱交換器、３
３は絞り装置、３４は負荷側熱交換器、３５は低圧レシ
ーバで、これらは冷媒配管にて順次接続されメイン回路
をなす。また、１０１は、冷媒を圧縮機吐出側から低圧
レシーバ吸入側へバイパスするバイパス管であり、３６
はバイパス管１０１上に位置する開閉機構である。

【００２４】作用について説明する。図１の冷媒の流れ
に示す如く、圧縮機３１から吐出された冷媒は熱源側熱
交換器３２、絞り装置３３、負荷側熱交換器３４と流れ
圧縮機３１に吸入される。一方、圧縮機３１起動時に、
開閉機構３６を開き、圧縮機３１から吐出される冷媒ガ
スを低圧レシーバ３５へと導く。低圧レシーバ３５に
は、熱容量関係から、冷媒液が寝込んでいる場合が多
く、ガス成分は低沸点成分に富んでおり、液成分は高沸
点成分に富んでいる。起動時、圧縮機３１は低沸点成分
に富んだガス成分を吸うため、圧縮機３１の吐出圧力は
急激に上昇するが、上記圧縮機３１の高温の吐出ガスの
一部を、低圧レシーバ３５吸入側に戻すことによって、
高沸点冷媒に富む液成分を蒸発気化させ、上記圧縮機３
１に吸入される冷媒の組成を調節し、高圧の上昇を抑え
る。

【００２５】図１の説明では、低圧レシーバ３５と負荷
側熱交換器３４（蒸発器）の間の低圧配管にバイパス管
１０１を接続し、吐出ガスを吹き込んだが、このガスの
吹き込み先は低圧部の冷媒液が寝込む可能性のあるとこ
ろであればどこでも同様な効果を奏する。なお上記説明
では圧縮機３１起動時に開閉機構３６を開く説明を行っ
たが、組成調整が必要な条件、例えば能力低下のような
物理量を検出したり、一定時間毎に開放しても良い。

【００２６】実施例２． 以下、本発明の実施例２を図２に基づいて説明する。な
お図中、実施例１と同一部分には同一符号を付し、説明
を省略する。図２に示すように、図１における実施例１
の構成要素において、圧縮機３１の吐出側と主絞り装置
３３出口をバイパスするバイパス管１０２と、バイパス
管１０２上に位置する開閉機構３７とを有する構成とす
る。また、バイパス管１０１及び開閉機構３６を廃止し
ても良いし、そのまま残しても良い。

【００２７】作用について説明する。冷媒は図示の如く
流れる。一方、圧縮機起動時に、開閉機構３７を開き、
圧縮機３１から吐出される冷媒ガスを負荷側熱交換器３
４の入口へと導く。負荷側熱交換器３４には、熱容量関
係から、冷媒液が寝込んでいる場合が多く、液成分は高
沸点成分に富んでいる。起動時、圧縮機３１は低沸点成
分に富んだガス成分を吸うため、圧縮機３１の吐出圧力
は急激に上昇するが、高温の上記圧縮機３１吐出ガスの
一部を、負荷側熱交換器へバイパスすることによって、
高沸点冷媒に富む液成分を蒸発気化させ、上記圧縮機３
１に吸入される冷媒の組成を調節し、高圧の上昇を抑え
る。

【００２８】図２の説明では負荷側熱交換器３４入口と
主絞り装置３３出口との間の配管にバイパス管１０２を
接続したが、このバイパス管１０２と図１で説明したバ
イパス管１０１のような位置の違う部分を接続する他の
バイパス管を２本またはそれ以上設けることにより寝込
みのおきやすい部分全体にホットガスを流すことができ
るので冷媒の組成が一定となるまでの時間を一層短縮で
きることになる。

【００２９】なおシステム停止時には室温が下がれば、
熱交換器の熱交換やヘッダー部は液で満たされることに
なる。

【００３０】また、開閉機構（図１ ３６、図２ ３
７）は、組成調整時や、システム起動時に開とされる
が、例えば開放されている時間を検出し数分後に閉じれ
ば良い。所定時間のみ冷媒を流すことにより開閉機構が
閉じられている定常運転時は冷媒のバイパスによる能力
ロスをなくせる。なお、時間検出以外にも低圧レシーバ
３５の液面が低下（なくなる）した後や、圧縮機３１吸
入スーパーヒートが増大した後や、高圧の上昇が止まっ
た後等、温度の変化や圧力の変化を検出して閉じても良
い。すなわち、組成が一定になったことを検出したり、
あるいは液が寝込んでいなくなればこの開閉機構を閉じ
て通常の運転回路に戻すことになる。なお、図１、図２
の説明は冷媒回路の例を示したが暖房回路でもよいこと
は当然である。このように所定の物理量がある値に達し
ないような時には、開閉機構を開閉することにより、開
閉するタイミングが適正となるので、効率のよい運転を
行うことができる。

【００３１】実施例３． 以下、本発明の実施例３を図３に基づいて説明する。な
お図中、実施例１と同一部分には同一符号を付し、説明
を省略する。図３に示すように、熱源側熱交換器３２の
出口側と圧縮機３１吸入側をバイパスするバイパス管１
０３と、バイパス管１０３上に位置する開閉機構３８と
を有する構成とする。

【００３２】作用について説明する。冷媒は図示の如く
流れる。圧縮機３１起動時に、開閉機構３８を開き、低
沸点成分に富む凝縮器である熱源側熱交換器３２出口の
未凝縮冷媒ガスを圧縮機３１吸入へと導くことにより、
圧縮機３１吸入において、圧力が大気圧以下になるのを
抑え、圧縮機の破損を防ぐ。なお、この構成は暖房時、
外気が非常に低い場合に有効である。

【００３３】実施例４． 以下、本発明の実施例４を図４に基づいて説明する。な
お図中、実施例１と同一部分には同一符号を付し、説明
を省略する。図４に示すように、図１における実施例１
の構成要素において、熱源側熱交換器３２の出口側より
主絞り装置をバイパスし負荷側熱交換器３４入口と接続
するバイパス管１０４と、バイパス管上に位置する開閉
機構３９とを有する構成とする。

【００３４】作用について説明する。冷媒は図示の如く
流れる。圧縮機３１起動時に、開閉機構３９を開き、高
低圧を小さくし冷媒の循環量を増大させることにより、
起動時における高圧の上昇を抑えつつ、冷媒回路内の冷
媒の濃度分布を素早く均一とし、起動時から安定した冷
凍サイクル制御を行うことができる。なお、この構成は
冷房時、特に３分程度で再起動する際有効である。ま
た、高圧レシーバ（図示せず）を用いる場合は絞りの位
置が変わるが、冷房と暖房の区別はない。

【００３５】開閉機構を起動時あけることにより、起動
時の冷凍サイクルの安定性を向上できる。凝縮器である
熱源側熱交換器３２出口のからバイパスさせ絞り出口下
流からはバイパスさせない構成したのは、冷媒が低圧の
二相状態となり、差圧がつきにくくバイパスが流れにく
くなるためである。図４の開閉機構３９は、全開でもよ
いが、但し、バイパスを流れる冷媒流量が多すぎると、
多量に液バックするので、バイパス管自体にある程度の
絞りの機能を持たせることが必要である。このような構
成により、冷媒の濃度分布を短時間に均一化できるの
は、冷媒循環量を多くとることによって、冷媒回路内に
存在する冷媒の濃度分布を解消し、組成を早く均一にす
る効果が得られる。

【００３６】実施例５． 図５は、本発明の基本システムを示す冷媒回路図であ
る。図において、３１は圧縮機、４０は四方弁、３２は
熱源側熱交換器、３３は主絞り装置、３４は負荷側熱交
換器、３５は低圧レシーバで、これらは冷媒配管にて順
次接続されメイン回路をなす。

【００３７】作用について説明する。暖房時と冷房時の
冷媒の流れを図に示す。予め、余剰冷媒が低圧レシーバ
に溜まるように冷媒を充填し、熱源側熱交換器３２の熱
交換器出口の過冷却度を負荷に応じて変更する。負荷が
重い時には、熱源側熱交換器３２の熱交換器出口の過冷
却度を少なめとし、余剰冷媒を低圧レシーバ３５に溜め
る運転をする。低圧レシーバ３５に溜まった余剰の液冷
媒は、高沸点成分に富み、よって、メイン回路を循環す
る冷媒の組成は低沸点成分に富んだ冷媒となる。このた
め、圧縮機３１に吸入される冷媒の密度は増大し、冷媒
循環量が増し、能力が増大する。負荷が軽い時には、熱
源側熱交換器３２側の熱交換器出口の過冷却度を多めと
し、余剰冷媒を低圧レシーバ３５から熱交換器または冷
媒配管へと移動させ、余剰冷媒を低圧レシーバ３５に溜
めない運転をすることにより、冷媒循環量を減少させ、
能力を減少させる。

【００３８】過冷却度の変更は、例えば、低圧レシーバ
３５内の温度と圧力のデータより絞り装置の開度を変え
ることにより変更する。ここで、負荷が重いとは空気条
件（ＤＢ／ＷＢ）が高い時であり、軽いとは、空気条件
が低い時を示す。また、過冷却度は凝縮器（冷房時：熱
源側熱交換器３２／暖房時：負荷側熱交換器３４）出口
圧力における飽和液温度と凝縮器出口冷媒温度との差と
して定義しているが、上記飽和液温度は冷媒の組成に依
存するためセンシング（上記低圧レシーバの圧力と温
度）により予め推測することが必要である。充填組成
（ユニットに封入する冷媒の組成）と循環組成（ユニッ
トを運転させた時の冷媒の組成）に相違が生じるのは、
気液二相ラインでの気液のスリップのためであり、つま
りＲ３２リッチのガスの方がＲ１３４ａリッチの液より
も速度が速く、いわばＲ１３４ａはその場に滞留するに
近い形となる。その極限が低圧のレシーバ（アキュムレ
ータ）になる。

【００３９】このように低圧レシーバ３５に冷媒液を貯
留させることにより、冷媒回路内を流れる高沸点成分の
冷媒量を調整し、負荷に合わせて能力を調整する。

【００４０】能力とは、熱交換器での熱交換量を示す。
低圧のレシーバ３５は余剰の液冷媒を溜めれば、そこに
は高沸点成分に富む液冷媒が溜まり、メインの冷媒回路
を流れる冷媒の組成は低沸点成分リッチになる。よっ
て、低圧レシーバ３５に溜まる液冷媒の量を制御するこ
とにより、メインの冷媒回路を流れる冷媒の組成を変化
させることができる。更に、低圧レシーバ３５内の液面
を変化させるには、絞りを絞ることにより、冷媒は低圧
レシーバ３５内から凝縮器へ移動する。余剰の液冷媒の
成分は高沸点成分に富んだものであり、循環組成が低沸
点成分に富んだものになれば、圧縮機３１に吸収される
冷媒ガスの密度が増大し、冷媒循環量が増える。

【００４１】実施例６． 図６は、本発明の基本システムを示す冷媒回路図であ
る。なお図中、実施例５と同一部分には同一符号を付
し、説明を省略する。図５における実施例５の構成要素
に加えて、副絞り装置４１及び高圧レシーバ４２を新た
に設け、熱源側熱交換器３２と主絞り装置の間に、副絞
り装置４１及び高圧レシーバ４２を接続する。

【００４２】作用について説明する。冷媒は図示の如く
流れる。予め、余剰冷媒が低圧レシーバ３５または高圧
レシーバ４２に溜まるように充填する。冷房する場合、
圧縮機３１より吐出された冷媒ガスは、四方弁４０を通
って熱源側熱交換器３２で凝縮され液冷媒となり、副絞
り装置４１にて若干絞られた後、高圧レシーバ４２に入
る。高圧レシーバ４２を通った液冷媒は、主絞り装置３
３にて低圧まで絞られ、負荷側熱交換器３４にて蒸発
し、四方弁４０及び低圧レシーバ３５を介して圧縮機３
１へ戻る。高圧レシーバ４２に液冷媒を溜める場合に
は、蒸発器である負荷側熱交換器３４の出口過熱度が一
定となるように制御し、低圧レシーバ３５に液冷媒を溜
める場合には、凝縮器である熱源側熱交換器３２出口過
冷却度一定の制御を行う。

【００４３】負荷が重い時には、副絞り装置４１をきつ
く絞ることによって、副絞り装置４１出口にて冷媒が二
相状態となるようにすれば、高圧レシーバ４２には液冷
媒が溜まらなくなり、液冷媒は低圧レシーバ３５へと移
動する。低圧レシーバ３５には、高沸点成分に富んだ冷
媒液が溜まるため、メイン回路を循環する冷媒は、低沸
点成分に富んだ冷媒となる。このため、圧縮機３１に吸
入される冷媒の密度は増大し、冷媒循環量が増し、能力
が増大する。すなわち、副絞り装置４１をきつく絞り、
高圧レシーバ４２に流れ込む冷媒が二相となることと、
高圧レシーバ４２から低圧レシーバ３５へ液が移ること
との両効果により、高圧レシーバ４２には液がなくな
る。

【００４４】負荷が軽い時には、主絞り装置３３をきつ
く絞り、液冷媒を低圧レシーバ３５から高圧レシーバ４
２へ移動させることによって、冷媒の組成は、充填した
冷媒の組成に近付くので、能力を減少させることができ
る。

【００４５】なお、暖房時に外気が低温の時、低圧が引
く場合にも、低圧レシーバ３５に液冷媒を溜めることに
より、低圧の低下を押さえることができる。

【００４６】暖房の場合も同様に、負荷に合わせて、高
圧レシーバ４２または低圧レシーバ３５に液冷媒を溜め
ることにより、能力を調整することができる。このよう
に、低圧レシーバ３５に冷媒液を溜めることにより、冷
媒回路内を流れる高沸点成分の量を調節し、負荷に合わ
せて能力を調整する。

【００４７】高圧レシーバ４２に余剰冷媒液を貯留する
ことにより、冷媒回路内を流れる冷媒の組成変化の量を
小さくし、安定した冷凍サイクル制御を行うことができ
る。また、主絞りと副絞りの操作により、各レシーバを
利用して運転中に組成調整が簡単にできることになる。
これは絞り装置３３の操作により高圧レシーバ４２内の
冷媒量の調整ができることであり、すなわち蒸発器であ
る熱源側熱交換器３２出口の冷媒の過熱度が一定となる
ように絞り装置３３の開度を制御することになる。

【００４８】負荷が重い（空気温度が高い）時は、図６
Ａ矢印のようにレシーバに入る冷媒は二相状態であり、
レシーバから出ていくＢ矢印の冷媒は飽和状態のため、
単相で出ていき、このため高圧レシーバ４２より持ち出
される冷媒量の方が多くなり高圧レシーバ４２内の液面
が下がる。

【００４９】負荷が軽い（空気温度が低い）時、矢印Ａ
の高圧レシーバ４２に入る単相の液冷媒が過冷却するよ
うに絞り装置３３を絞ると、高圧レシーバ４２に入った
過冷却状態の液冷媒は高圧レシーバ４２内のガス冷媒を
凝縮させて自身は飽和の単相の液冷媒となり高圧レシー
バ４２より矢印Ｂのように持ち出される。よって、高圧
レシーバ４２内のガスが凝縮される分、高圧レシーバ４
２内の液の量は増える。なお、図４のような構成におい
ては熱交換器に液溜めとしての機能をもたせているが、
高圧レシーバ４２を高圧側に設けることにより、格段に
調整量を増やすことができる。

【００５０】また、暖房時、負荷が重い時には、主絞り
装置３３をきつく絞ることにより、上記の負荷が重い時
の状態とすることができ、高圧レシーバ４２内の液冷媒
は減少する。逆に負荷が軽い時には、副絞り装置４１を
きつく絞ることにより上記の負荷が軽い時の状態とす
る。

【００５１】以上のように、高圧レシーバ４２を凝縮器
となる熱交換器の出口側に配置することにより、凝縮器
で凝縮した液冷媒が高圧レシーバ４２に溜まる。この液
冷媒は、循環している冷媒がすべて凝縮し、液単相の状
態である為、組成は充填組成に近いものとなり、低圧レ
シーバ３５に余剰冷媒を溜める場合とは異なる。又、副
絞り装置４１を設けることにより冷房・暖房で高圧レシ
ーバを高圧液ラインに位置させることができる。このよ
うに凝縮器となる熱交換器と高圧レシーバ４２との間に
圧力を変化させる手段を設けることにより、高圧レシー
バ４２に流入する冷媒の乾き度を変化させ、簡易に高圧
レシーバ４２内の液面を制御することができる。

【００５２】実施例７． 図７は、本発明の基本システムを示す冷媒回路図であ
る。なお図中、実施例６と同一部分には同一符号を付
し、説明を省略する。図６における実施例６の構成要素
に加えて、高圧レシーバ４２の底部より低圧レシーバ３
５に至るバイパス管１０５と、開閉装置４３を設け、開
閉装置４３をバイパス管１０５の途中に設置する構成と
する。

【００５３】作用について説明する。図示の如く冷媒が
流れる。予め、余剰冷媒が低圧レシーバ３５または高圧
レシーバ４２に溜まるように充填する。冷房する場合、
圧縮機３１より吐出された冷媒ガスは、四方弁４０を通
って熱源側熱交換器３２で凝縮され液冷媒となり、副絞
り装置４１にて若干絞られた後、高圧レシーバ４２に入
る。高圧レシーバ４２を通った液冷媒は、主絞り装置３
３にて低圧まで絞られ、負荷側熱交換器３４にて蒸発
し、四方弁４０及び低圧レシーバ３５を介して圧縮機３
１へ戻る。

【００５４】負荷が重い時には、開閉装置４３を開き、
副絞り装置４１をきつく絞ることによって、高圧レシー
バ４２内の液冷媒は、バイパス管１０５を通って、低圧
レシーバ３５へ移動する。副絞り装置４１出口にて冷媒
が二相状態になるようにすれば、高圧レシーバ４２には
液冷媒が溜まらなくなり、液冷媒は低圧レシーバ３５に
確保される。低圧レシーバ３５には、高沸点成分に富ん
だ冷媒液が溜まるため、メイン回路を循環する冷媒は、
低沸点成分に富んだ冷媒となる。このため、圧縮機３１
に吸入される冷媒の密度は増大し、冷媒循環量が増し、
能力が増大する。

【００５５】負荷が軽い時には、主絞り装置３３をきつ
く絞り、液冷媒を低圧レシーバ３５から高圧レシーバ４
２へ移動させることによって、冷媒の組成は、充填した
冷媒の組成に近付くので、能力を減少させることができ
る。

【００５６】暖房時の場合も同様に、負荷に合わせて、
高圧レシーバ４２または低圧レシーバ３５に液冷媒を溜
めることにより、能力を調整することができる。このよ
うにこの、冷凍・空調装置は、低圧レシーバ３５と高圧
レシーバ４２に溜める冷媒液の量を、上記低圧レシーバ
３５と高圧レシーバ４２を結ぶバイパス管１０５を用い
て調節することにより、冷媒回路内を流れる高沸点成分
の量を素早く調節し、負荷に合わせて能力を調節する。
以上のようにバイパス管１０５を設けることにより組成
を素早く調整し、冷凍サイクルを安定にすることができ
る。

【００５７】実施例８． 図８は、本発明の基本システムを示す冷媒回路図であ
る。なお図中、実施例６と同一部分には同一符号を付
し、説明を省略する。図６における実施例６の構成要素
に加えて、高圧レシーバ４２の上部より低圧レシーバ３
５に至るバイパス管１０６と、開閉装置４４を設け、開
閉装置４４をバイパス管１０６の途中に設置する構成と
する。

【００５８】作用について説明する。予め、余剰冷媒が
低圧レシーバ３５または高圧レシーバ４２に溜まるよう
に充填する。冷房する場合、圧縮機３１より吐出された
冷媒ガスは、四方弁４０を通って熱源側熱交換器３２で
凝縮され液冷媒となり、副絞り装置４１にて若干絞られ
た後、高圧レシーバ４２に入る。高圧レシーバ４２を通
った液冷媒は、主絞り装置にて低圧まで絞られ、負荷側
熱交換器３４にて蒸発し、四方弁４０及び低圧レシーバ
３５を介して圧縮機３１へ戻る。

【００５９】運転中、暖房時で外気が低温の時、低圧が
低い場合には、開閉装置４４を開き、図示の如く低沸点
成分に富んだ未凝縮ガスを低圧レシーバ３５へと導き、
圧縮機３１吸入の圧力の低下を押さえる。

【００６０】実施例９． 以下、本発明の実施例９を図９に基づいて説明する。３
１は圧縮機、４０は四方弁、３２は熱源側熱交換器、４
１は副絞り装置、４２は高圧レシーバ、３３は主絞り装
置、３４は負荷側熱交換器、３５は低圧レシーバで、こ
れらは冷媒配管にて順次接続されメイン回路をなす。４
７，４８は高圧レシーバ４２の入口と出口を開閉する開
閉機構である。また、１０７は高圧レシーバ４２から低
圧レシーバに至る第一のバイパス管であり、４５は上記
第一のバイパス管上に設けられた開閉機構である。１０
８は高圧レシーバ４２と開閉機構４７及び４８をバイパ
スする第二のバイパス管であり、４６は上記第二のバイ
パス管１０８上に設けられた開閉機構である。

【００６１】作用について説明する。冷媒は図９に示す
如く流れる。予め、余剰冷媒が低圧レシーバ３５または
高圧レシーバ４２に溜まるように充填する。冷房する場
合、圧縮機３１より吐出された冷媒ガスは、四方弁４０
を通って熱源側熱交換器３２で凝縮され液冷媒となり、
副絞り装置４１にて若干絞られた後、高圧レシーバ４２
に入る。高圧レシーバ４２を通った液冷媒は、主絞り装
置にて低圧まで絞られ、負荷側熱交換器３４にて蒸発
し、四方弁４０及び低圧レシーバ３５を介して圧縮機３
１へ戻る。

【００６２】負荷が重い時には、開閉機構４５を開き、
副絞り装置４１をきつく絞ることによって、高圧レシー
バ４２内の液冷媒は、バイパス管１０７を通って、低圧
レシーバ３５へ移動する。副絞り装置４１出口にて冷媒
が二相状態になるようにすれば、高圧のレシーバ４２に
は液冷媒が溜まらなくなり、液冷媒は低圧レシーバ３５
に保持される。低圧レシーバ３５に保持された液冷媒
は、メイン回路を循環する冷媒の組成とは異なり、高沸
点成分に富んだ冷媒となる。低圧レシーバ３５に確保さ
れた状態を検知した後、開閉機構４７，４８を閉じ、開
閉機構４６を開き、冷媒が高圧レシーバ４２をバイパス
するようにし、常に冷媒回路内の冷媒分布を一定にする
ことによって、運転を安定させる。液冷媒がレシーバに
ある状態を検知するには、液面検知回路、すなわちアキ
ュムレータ外壁を一定量加熱し、温度上昇を検知し加熱
位置を比較したり、あるいは後述のように循環組成を検
知してレシーバ内の冷媒量を求める方法などがある。

【００６３】負荷が軽い時には、開閉機構４７及び４８
を開き、開閉機構４６を閉じ、主絞り装置３３をきつく
絞り、凝縮器として作用している熱源側熱交換器３２の
出口において、冷媒の状態を液状態とすることによっ
て、高圧レシーバ４２に液冷媒を溜める。高圧レシーバ
４２に液冷媒を溜めた状態で、開閉機構４７及び４８を
閉じ、開閉機構４６を開き、高圧レシーバ４２に液冷媒
を溜めた状態を保持する。この時、高圧レシーバ４２に
保持される液冷媒は、冷媒回路に冷媒を充填した時の組
成と近いものとなり、かつ、冷媒回路内を循環する冷媒
の組成もまた冷媒を充填した時の組成に近いものとな
る。

【００６４】暖房する場合、圧縮機３１より吐出された
冷媒ガスは、四方弁４０を通って負荷側熱交換器３４で
凝縮され液冷媒となり、主絞り装置３３にて若干絞られ
た後、高圧レシーバ４２に入る。高圧レシーバ４２を通
った液冷媒は、副絞り装置４１にて低圧まで絞られ、熱
源側熱交換器３２にて蒸発し、四方弁４０及び低圧レシ
ーバ３５を介して圧縮機３１へ戻る。

【００６５】負荷が重い時には、開閉装置４５を開き、
主絞り装置３３をきつく絞ることによって、高圧レシー
バ４２内の液冷媒は、バイパス管１０７を通って、低圧
レシーバ３５へ移動する。主絞り装置３３出口にて冷媒
が二相状態になるようにすれば、高圧のレシーバ４２に
は液冷媒が溜まらなくなり、液冷媒は低圧レシーバ３５
に保持される。低圧レシーバ３５に保持された液冷媒
は、メイン回路を循環する冷媒の組成とは異なり、高沸
点成分に富んだ冷媒となる。適当な量の冷媒が低圧レシ
ーバ３５へ移動した後、開閉機構４７，４８を閉じ、開
閉機構４６を開き、冷媒が高圧レシーバ４２をバイパス
するようにし、常に冷媒回路内の冷媒分布を一定にする
ことによって、運転を安定させる。

【００６６】負荷が軽い時には、開閉機構４７及び４８
を開き、開閉機構４６を閉じ、副絞り装置４１をきつく
絞り、凝縮器として作用している負荷側熱交換器３２の
出口において、冷媒の状態を液状態とすることによっ
て、高圧レシーバ４２に液冷媒を溜める。高圧レシーバ
４２に液冷媒を溜めた状態で、開閉機構４７及び４８を
閉じ、開閉機構４６を開き、高圧レシーバ４２に液冷媒
を溜めた状態を保持する。この時、高圧レシーバ４２に
保持される液冷媒は、冷媒回路に冷媒を充填した時の組
成と近いものとなり、かつ、冷媒回路内を循環する冷媒
の組成もまた冷媒を充填した時の組成に近いものとする
ことができる。

【００６７】このように、負荷に応じて、低圧レシーバ
３５または高圧レシーバ４２に冷媒液を選択して溜める
ことによって、冷媒回路内を循環する冷媒の組成を変更
し、圧縮機３１の回転周波数を変えることなく、能力を
変化させることができる。

【００６８】上述の如く、これらの冷媒回路から構成さ
れる冷凍・空調装置は、低圧レシーバ３５と高圧レシー
バ４２に溜める冷媒液の量を、上記低圧レシーバ３５と
高圧レシーバ４２を結ぶバイパス管を用いて調節するこ
とにより、冷媒回路内を流れる高沸点成分の量を素早く
調節し、負荷に合わせて能力を調整する。

【００６９】また、これらの冷凍・空調装置は、低圧レ
シーバ３５と高圧レシーバ４２に溜める冷媒液を調節し
つつ、圧縮機３１吸入にて圧力が低下する場合には、高
圧レシーバ４２上部より低沸点成分に富む冷媒ガスを圧
縮機３１吸入側に戻すことによって、圧縮機吸入圧力の
低下を防止する。

【００７０】以上実施例７，８，９にはバイパス管に開
閉機構を設けた例を記載したが、この開閉のタイミング
は例えば起動時や定常時に高圧が上昇するか、低圧が引
込む場合等に開放するようにする。

【００７１】実施例１０． 以下、本発明の実施例１０を図１０に基づいて説明す
る。３１は圧縮機、４０は四方弁、３２は熱源側熱交換
器、４１は副絞り装置、４２は高圧レシーバ、３３は主
絞り装置、３４は負荷側熱交換器、３５は低圧レシーバ
で、これらは冷媒配管にて順次接続されメイン回路をな
す。また、１０９は高圧レシーバ４２から低圧レシーバ
３５に至るバイパス管であり、４９は上記第一のバイパ
ス管上に設けられた第三の絞り装置である。５０は主絞
り装置３３と副絞り装置４１の間のメイン配管と、第三
の絞り装置４９と低圧レシーバ３５の間のバイパス管と
を熱交換させる過冷却熱交換器である。

【００７２】作用について説明する。冷媒は図１０に示
す如く流れる。予め、余剰冷媒が低圧レシーバ３５また
は高圧レシーバ４２に溜まるように充填する。冷房する
場合、圧縮機３１より吐出された冷媒ガスは、四方弁４
０を通って熱源側熱交換器３２で凝縮され液冷媒とな
り、副絞り装置４１にて若干絞られた後、高圧レシーバ
に入る。高圧レシーバ４２を通った液冷媒は、主絞り装
置にて低圧まで絞られ、負荷側熱交換器３４にて蒸発
し、四方弁４０及び低圧レシーバ３５を介して圧縮機３
１へ戻る。

【００７３】ここで、第三の絞り装置４９を開き、高圧
レシーバ４２内の液冷媒を低圧の二相冷媒として過冷却
熱交換器５０へと導く。過冷却熱交換器５０では、高圧
の液冷媒が流れるメイン配管と、低圧の二相冷媒が流れ
るバイパス管とが熱交換し、メイン配管を流れる液冷媒
の過冷却度を増大させることができる。このことによ
り、主絞り装置３３及び副絞り装置４１における流量制
御の信頼性を高めることができる。

【００７４】また、高圧の上昇が著しい時には、主絞り
装置３３及び副絞り装置４１を甘くし、凝縮器として作
用している熱源側熱交換器３２の出口において、冷媒の
状態を二相状態とする。この時、高圧レシーバ４２内に
溜まる液冷媒を高沸点冷媒に富むものとなり、第三の絞
り装置４９を開けて、この高沸点成分に富む冷媒を、過
冷却熱交換器５０にて蒸発させた後、低圧レシーバ３５
に戻すことによって、圧縮機３１は高沸点成分に富むガ
ス冷媒を吸入するため、圧縮機３１の吐出圧力を抑える
ことができる。

【００７５】暖房する場合、圧縮機３１より吐出された
冷媒ガスは、四方弁４０を通って負荷側熱交換器３４で
凝縮され液冷媒となり、主絞り装置３３にて若干絞られ
た後、高圧レシーバ４２に入る。高圧レシーバ４２を通
った液冷媒は、副絞り装置４１にて低圧まで絞られ、熱
源側熱交換器３２にて蒸発し、四方弁４０及び低圧レシ
ーバ３５を介して圧縮機３１へ戻る。

【００７６】ここで、第三の絞り装置４９を開き、高圧
レシーバ４２内の液冷媒を低圧の二相冷媒として過冷却
熱交換器５０へと導く。過冷却熱交換器５０では、高圧
の液冷媒が流れるメイン配管と、低圧の二相冷媒が流れ
るバイパス管とが熱交換し、メイン配管を流れる液冷媒
の過冷却度を増大させることができる。このことによ
り、主絞り装置３３及び副絞り装置４１における流量制
御の信頼性を高めることができる。

【００７７】また、高圧の上昇が著しい時には、主絞り
装置３３及び副絞り装置４１を甘くし、凝縮器として作
用している負荷側熱交換器３４の出口において、冷媒の
状態を二相状態とする。この時、高圧レシーバ４２内に
溜まる液冷媒を高沸点冷媒に富むものとなり、第三の絞
り装置４９を開けて、この高沸点成分に富む冷媒を、過
冷却熱交換器５０にて蒸発させた後、低圧レシーバ３５
に戻すことによって、圧縮機３１は高沸点成分に富むガ
ス冷媒を吸入するため、圧縮機３１の吐出圧力を抑える
ことができる。

【００７８】すなわち、この冷凍・空調装置は、低圧レ
シーバ３５と高圧レシーバ４２に溜める冷媒液量を調節
することによって、冷媒回路内を流れる高沸点成分の量
を調節し、圧縮機３１吐出圧力が上昇するときには、高
圧レシーバ４２内の液を、一旦、絞った後、メインの高
圧の液冷媒と熱交換することによって自身を蒸発気化さ
せ、能力を保持したまま、圧縮機３１吐出圧力を抑える
ことができる。このように高圧レシーバ４２より絞りを
介して高圧の冷媒液配管と熱交換した後低圧のガス配管
と合流するバイパス管１０９を設けることにより、流量
制御の信頼性を高めることができるとともに、能力を保
持したまま圧縮機３１吐出圧力を抑えられる。

【００７９】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００８０】この発明にかかる冷凍循環システムでは、
圧縮機吐出部から冷媒回路の低圧側構成機器または低圧
側配管の少なくとも１ケ所へ接続され冷媒液を冷媒液寝
込部分にバイパスするバイパス管を設け、冷媒システム
起動時に低圧側構成機器または低圧側配管内の冷媒液寝
込部分に、圧縮機からの吐出冷媒を吹き込むので、低圧
部に寝込んだ高沸点成分に富む液冷媒を蒸発させ、急激
な圧力上昇を抑えることができる。また、圧縮機の吸入
における圧力の低下を防ぐことができる。

【００８１】さらに、バイパス管に開閉機構を設け、開
閉機構は起動時に開放されるので、熱容量の関係から低
圧部に寝込んだ高沸点成分に富む液冷媒を、起動時、圧
縮機の高温の吐出ガスを吹込むことで蒸発させ、圧縮機
に吸入される冷媒の組成を調節し急激な圧力上昇を抑え
ることができる。

【００８２】さらに、開閉機構を開閉させて、冷媒を冷
媒回路内の各機器を循環させながら組成を調整するの
で、低圧部に寝込んだ高沸点成分に富む液冷媒を蒸発さ
せ、急激な圧力上昇を抑え、かつ、冷媒の組成が一定と
なり、安定な運転状態となるまでの時間を短縮できる。

【００８３】

【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における実施例の冷媒回路図である。

【図２】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図３】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図４】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図５】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図６】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図７】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図８】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図９】 本発明における他の実施例の冷媒回路図であ
る。

【図１０】 本発明における他の実施例の冷媒回路図で
ある。

【図１１】 従来の冷凍・空調装置を示す冷媒回路図で
ある。

【符号の説明】

１ 圧縮機、２ 熱源側熱交換器、３ 主絞り装置、４
主絞り装置、５ 副絞り装置、６ 負荷側熱交換器、
８ 冷媒貯留塔、９ 冷却源、１０ 加熱源、１１ 塔
頂貯留器、１２ 塔底貯留器、１３ 開閉弁、１４ 開
閉弁、１５ 開閉弁、１６ 開閉弁、３１ 圧縮機、３
２ 熱源側熱交換器、３３ 絞り装置、３４ 負荷側熱
交換器、３５ 低圧レシーバ、３６ 開閉機構、３７
開閉機構、 ３８ 開閉機構、３９ 開閉機構、４０
四方弁、４１ 副絞り装置、４２高圧レシーバ、４３
開閉機構、４４ 開閉機構、４５ 開閉機構、４６ 開
閉機構、４７ 開閉機構、４８ 開閉機構、４９ 絞り
装置、５０ 過冷却熱交換器、５１ 絞り装置、５２
負荷側熱交換器、５３ 冷媒−冷媒熱交換器、５４ 四
方弁、５５ 蓄熱用熱交換器、５６ 蓄熱媒体、５７
蓄熱槽、５８ 冷媒ガスポンプ、５９ 蓄熱用四方弁、
６０ 開閉機構、６１ 開閉機構、６２開閉機構、６３
蓄熱用熱交換器、６４ 蓄熱用熱交換器、６５ 開閉
機構、６６ 開閉機構、６７ 開閉機構、６８ 開閉機
構、６９ 開閉機構、７０ 開閉機構、７１ 開閉機
構、７２ 開閉機構、７３ 絞り装置、７５ 絞り装
置、７６ 開閉機構、７７ 低温熱源、７８ 高温熱
源、７９ 中間圧レシーバ、８１高温熱源、８２ 絞り
装置、８３ 高圧組成調整器、８４ 中間圧組成調整
器、８５ 開閉機構、８６ 開閉機構、８７ 飽和温度
検知用絞り装置、９１ 絞り装置、９４ 暖房用熱交換
器、９５ 冷房用熱交換器、９６ 暖房用絞り装置、９
７ バイパス用絞り装置、９８ 冷房用絞り装置、２０
０ 温度センサ、２０１ 温度センサ、２０２ 温度セ
ンサ、２０３ 制御器、２０４ 圧力センサ、２０５
温度センサ、２０６ 圧力センサ、２０７ 温度セン
サ、２０８ 圧力センサ、２０９ 温度センサ、２１０
圧力センサ、２１１ 温度センサ、２１２ 圧力セン
サ、２１３ 温度センサ、２１４ 圧力センサ、２１５
温度センサ、２１６ 冷媒量検知手段、２１７ 温度
センサ、２１８ 圧力センサ、２１９ 温度センサ、２
２０ 制御器、２２１ 制御器、２２２ 圧力センサ、
２２３ 温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 秀一 和歌山市手平６丁目５番66号 三菱電機 株式会社 和歌山製作所内 (72)発明者 河西 智彦 和歌山市手平６丁目５番66号 三菱電機 株式会社 和歌山製作所内 (72)発明者 隅田 嘉裕 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (72)発明者 飯島 等 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株 式会社 住環境エンジニアリング統括セ ンター内 (56)参考文献 特開 平６−101912（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 F25B 5/00 F25B 13/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器の
   各機器を順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を形成
   させ、冷媒に数種のハイドロフルオロカーボンを混合し
   た非共沸混合冷媒を用いる冷媒循環システムにおいて、
   前記圧縮機吐出部から前記冷媒回路の低圧側構成機器ま
   たは低圧側配管の少なくとも１ケ所へ接続され冷媒液を
   冷媒液寝込部分にバイパスするバイパス管を設け、前記
   冷媒システム起動時に前記低圧側構成機器または前記低
   圧側配管内の前記冷媒液寝込部分に、前記圧縮機からの
   吐出冷媒を吹き込むことを特徴とする冷媒循環システ
   ム。
2. 【請求項２】 バイパス管に開閉機構を設け、前記開閉
   機構は起動時に開放されることを特徴とする請求項１に
   記載の冷媒循環システム。
3. 【請求項３】 開閉機構を開閉させて、冷媒を冷媒回路
   内の各機器を循環させながら組成を調整することを特徴
   とする請求項２に記載の循環システム。