JP3601122B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非共沸混合冷媒を用いたアキュムレータ式冷凍サイクルを有する冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フロンガスの使用規制に対応するために、塩素原子を含有しない２種類あるいは３種類の非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルが提案されている（特開昭６２−９４７６８号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、非共沸混合冷媒を用いた場合、二相域で液相組成と気相組成とが異なる特性から、冷凍サイクルを循環する冷媒組成と封入組成とが異なる問題があった。例えば、余剰冷媒をアキュムレータに溜めるアキュムレータ式冷凍サイクルに非共沸混合冷媒を用いた場合、アキュムレータ内に流入する冷媒の乾き度が大きいため、アキュムレータ内に溜まる液冷媒の組成として高沸点冷媒成分が多くなり、その結果、運転圧力が上昇して成績係数（ＣＯＰ）が低下する。この様に、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルでは、混合冷媒の封入組成に対して循環組成が大きく変化することから、安定した性能および信頼性を確保することが困難であった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、非共沸混合冷媒の封入組成に対する循環組成の変動を抑制して、サイクルの性能および信頼性の向上を図った冷凍装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成を採用した。
（請求項１）
非共沸混合冷媒を用いたアキュムレータ式冷凍サイクルと、前記アキュムレータに取り付けられ、前記アキュムレータの内部に滞留した液冷媒を霧化させるための加振器と、前記冷凍サイクルの運転状態に応じて前記加振器の作動を制御する制御装置とを備える冷凍装置であって、前記制御装置は、冷凍能力の必要なクールダウン時に、前記加振器の作動を停止した状態でサイクル運転を行ない、サイクル効率を重視する定常運転時に、前記加振器を作動させて前記アキュムレータ内に溜まった液冷媒（高沸点冷媒成分の多い液冷媒）を霧化させることを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
（請求項１）
アキュムレータ式冷凍サイクルでは、アキュムレータ内に溜まる液冷媒の組成として高沸点冷媒成分が多くなることから、そのアキュムレータ内に滞留した液冷媒を加振器により霧化させて蒸発し易くすることにより、冷凍サイクルを循環する冷媒組成の変動を抑制することができる。この結果、冷凍サイクルの性能および信頼性の向上を図ることができる。
また、制御装置によって加振器の作動を制御することにより、冷凍サイクルを循環する冷媒組成を冷凍サイクルの運転状態に応じて変化させることができる。例えば、加振器を作動させない場合は、アキュムレータ内に低沸点冷媒より高沸点冷媒の方が多く滞留する。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒組成の多くが低沸点冷媒となることから、能力重視のサイクル運転を行なうことができる。また、加振器を作動させてアキュムレータ内に滞留した高沸点冷媒を霧化させると、冷凍サイクルを循環する冷媒組成が封入時の組成に近くなる（加振器を作動させない場合より高沸点冷媒成分が多くなる）ことから、効率重視のサイクル運転を行なうことができる。
【０００８】
【実施例】
次に、本発明の冷凍装置の実施例を図面に基づいて説明する。
図１はアキュムレータ式冷凍サイクルの全体模式図である。
本実施例の冷凍装置は、例えば自動車用空調装置に適用されるもので、共沸点を有しない２種類の混合冷媒（例えば、ＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａ）を使用するアキュムレータ式冷凍サイクル１と、この冷凍サイクル１の運転状態に応じてアキュムレータ２内に溜まる液冷媒を霧化させる霧化手段（後述する）とを備える。
冷凍サイクル１は、コンプレッサ３、オイルセパレータ４、コンデンサ５、膨張弁６、エバポレータ７、および前記アキュムレータ２の各機能部品より構成されて、図１に示すように、冷媒配管８により環状に接続されている。
【０００９】
霧化手段は、図２に示すように、アキュムレータ２の底面（アキュムレータ２の内部でも良い）に取り付けられた加振器９と、この加振器９の作動を制御する制御装置１０とから成る。
加振器９は、例えば超音波振動子を内蔵するもので、制御装置１０を介して通電されると、超音波振動子が振動してアキュムレータ２内に溜まった液冷媒を霧化させることができる。
制御装置１０は、冷凍サイクル１の運転状態（例えば、エバポレータ７で冷却された空気の温度）に応じて加振器９の通電制御を行なう。
【００１０】
次に、本実施例の作動を説明する。
コンプレッサ３から吐出されたガス冷媒は、オイルセパレータ４を経てコンデンサ５に供給され、コンデンサ５の冷媒通路を流れる際に、コンデンサ５に送風される送風空気との熱交換によって凝縮液化される。一方、ガス冷媒とともにコンプレッサ３から吐出されたオイルは、オイルセパレータ４でガス冷媒と分離してオイルセパレータ４に溜まり、オイル戻し管１１を通って再びコンプレッサ３に戻される。
コンデンサ５で液化した冷媒は、膨張弁６で減圧膨張されてエバポレータ７へ供給される。エバポレータ７に供給された低温低圧の冷媒は、エバポレータ７の冷媒通路を流れる際に、車室内へ送風される送風空気との熱交換によって蒸発する。
エバポレータ７で蒸発した冷媒（気液二相状態）は、アキュムレータ２で気液分離されて、液冷媒がアキュムレータ２に溜まり、ガス冷媒がコンプレッサ３に吸引される。
【００１１】
ここで、冷凍サイクル１の冷媒として非共沸混合冷媒を使用した場合、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中に低沸点冷媒成分が多くなると、サイクル効率（成績係数ＣＯＰ）は低下するが、冷凍能力は向上する。一方、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中に高沸点冷媒成分が多くなると、冷凍能力は若干低下するが、サイクル効率は向上する（図３参照）。
そこで、クールダウン時（急速冷房時）等で大きな冷凍能力を必要とする場合には、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中の低沸点冷媒成分を多くし、定常運転時でサイクル効率を重視する場合には、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中の高沸点冷媒成分を多くすることが望ましい。
【００１２】
これに対して、本実施例の冷凍サイクル１では、通常のサイクル運転時にアキュムレータ２に溜まる液冷媒が高沸点冷媒成分の多い組成となるため、必然的に冷凍サイクル１を循環する冷媒の組成は、低沸点冷媒成分の割合が多くなる（図３の組成▲１▼に示す状態）と言える。従って、冷凍能力の必要なクールダウン時には、加振器９をＯＦＦしたままサイクル運転を行なうことにより、アキュムレータ２内に高沸点冷媒成分の多い液冷媒が溜まり、冷凍サイクル１を循環する冷媒を低沸点冷媒成分の多い組成とすることができる。一方、サイクル効率を重視する定常運転時には、加振器９をＯＮしてアキュムレータ２内に溜まった液冷媒（高沸点冷媒成分の多い液冷媒）を霧化させることにより、加振器９をＯＦＦしている時より高沸点冷媒成分の多い冷媒組成（図３の組成▲２▼に示す状態）とすることができる。なお、サイクル停止時には、加振器９をＯＦＦしておくことにより、サイクル内の冷媒が高沸点冷媒を中心に主に低圧側に寝込む（溜まる）ので、サイクル内の冷媒組成は当初の状態に戻る。
【００１３】
（本実施例の効果）
本実施例では、制御装置１０により加振器９をＯＮさせて、アキュムレータ２内に溜まった高沸点冷媒成分の多い液冷媒を霧化させて蒸発し易くすることにより、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成の変動を抑制できる。これにより、冷媒の循環組成を封入時の冷媒組成に近づけることができるため、冷凍サイクル１の性能および信頼性の向上を図ることができる。
また、冷凍サイクル１の運転状態に応じて加振器９の作動を制御するだけで、冷凍能力の必要なクールダウン時には能力重視のサイクル運転を行なうことができ、定常運転時には効率重視のサイクル運転を行なうことができる。
【００１４】
なお、クールダウン初期において、冷凍サイクル１を循環する冷媒が低沸点冷媒成分の多い組成であるために冷凍サイクル１の高圧が上昇し過ぎる場合には、加振器９をＯＮさせて冷凍サイクル１を循環する冷媒を高沸点冷媒成分の多い組成とすることにより、冷凍サイクル１の高圧を低下させることもできる。
また、加振器９をＯＦＦして能力重視のサイクル運転を行なう場合には、高沸点冷媒をより多くアキュムレータ２に溜めるために、低圧配管（膨張弁６の吐出側からコンプレッサ３の吸引側までの間を接続する冷媒配管８）等をアキュムレータ２の底部に接触させておく事も有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍サイクルの全体模式図である。
【図２】超音波振動子の取付け状態を示すアキュムレータの断面図である。
【図３】冷媒組成比と成績係数比および冷房能力比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 冷凍サイクル
２ アキュムレータ
９ 加振器（霧化手段）
１０ 制御装置（霧化手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、非共沸混合冷媒を用いたアキュムレータ式冷凍サイクルを有する冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フロンガスの使用規制に対応するために、塩素原子を含有しない２種類あるいは３種類の非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルが提案されている（特開昭６２−９４７６８号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、非共沸混合冷媒を用いた場合、二相域で液相組成と気相組成とが異なる特性から、冷凍サイクルを循環する冷媒組成と封入組成とが異なる問題があった。例えば、余剰冷媒をアキュムレータに溜めるアキュムレータ式冷凍サイクルに非共沸混合冷媒を用いた場合、アキュムレータ内に流入する冷媒の乾き度が大きいため、アキュムレータ内に溜まる液冷媒の組成として高沸点冷媒成分が多くなり、その結果、運転圧力が上昇して成績係数（ＣＯＰ）が低下する。この様に、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルでは、混合冷媒の封入組成に対して循環組成が大きく変化することから、安定した性能および信頼性を確保することが困難であった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、非共沸混合冷媒の封入組成に対する循環組成の変動を抑制して、サイクルの性能および信頼性の向上を図った冷凍装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成を採用した。
（請求項１）
非共沸混合冷媒を用いたアキュムレータ式冷凍サイクルと、前記アキュムレータに取り付けられ、前記アキュムレータの内部に滞留した液冷媒を霧化させるための加振器と、前記冷凍サイクルの運転状態に応じて前記加振器の作動を制御する制御装置とを備える冷凍装置であって、前記制御装置は、冷凍能力の必要なクールダウン時に、前記加振器の作動を停止した状態でサイクル運転を行ない、サイクル効率を重視する定常運転時に、前記加振器を作動させて前記アキュムレータ内に溜まった液冷媒（高沸点冷媒成分の多い液冷媒）を霧化させることを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
（請求項１）
アキュムレータ式冷凍サイクルでは、アキュムレータ内に溜まる液冷媒の組成として高沸点冷媒成分が多くなることから、そのアキュムレータ内に滞留した液冷媒を加振器により霧化させて蒸発し易くすることにより、冷凍サイクルを循環する冷媒組成の変動を抑制することができる。この結果、冷凍サイクルの性能および信頼性の向上を図ることができる。
また、制御装置によって加振器の作動を制御することにより、冷凍サイクルを循環する冷媒組成を冷凍サイクルの運転状態に応じて変化させることができる。例えば、加振器を作動させない場合は、アキュムレータ内に低沸点冷媒より高沸点冷媒の方が多く滞留する。この結果、冷凍サイクルを循環する冷媒組成の多くが低沸点冷媒となることから、能力重視のサイクル運転を行なうことができる。また、加振器を作動させてアキュムレータ内に滞留した高沸点冷媒を霧化させると、冷凍サイクルを循環する冷媒組成が封入時の組成に近くなる（加振器を作動させない場合より高沸点冷媒成分が多くなる）ことから、効率重視のサイクル運転を行なうことができる。
【０００８】
【実施例】
次に、本発明の冷凍装置の実施例を図面に基づいて説明する。
図１はアキュムレータ式冷凍サイクルの全体模式図である。
本実施例の冷凍装置は、例えば自動車用空調装置に適用されるもので、共沸点を有しない２種類の混合冷媒（例えば、ＨＦＣ３２とＨＦＣ１３４ａ）を使用するアキュムレータ式冷凍サイクル１と、この冷凍サイクル１の運転状態に応じてアキュムレータ２内に溜まる液冷媒を霧化させる霧化手段（後述する）とを備える。
冷凍サイクル１は、コンプレッサ３、オイルセパレータ４、コンデンサ５、膨張弁６、エバポレータ７、および前記アキュムレータ２の各機能部品より構成されて、図１に示すように、冷媒配管８により環状に接続されている。
【０００９】
霧化手段は、図２に示すように、アキュムレータ２の底面（アキュムレータ２の内部でも良い）に取り付けられた加振器９と、この加振器９の作動を制御する制御装置１０とから成る。
加振器９は、例えば超音波振動子を内蔵するもので、制御装置１０を介して通電されると、超音波振動子が振動してアキュムレータ２内に溜まった液冷媒を霧化させることができる。
制御装置１０は、冷凍サイクル１の運転状態（例えば、エバポレータ７で冷却された空気の温度）に応じて加振器９の通電制御を行なう。
【００１０】
次に、本実施例の作動を説明する。
コンプレッサ３から吐出されたガス冷媒は、オイルセパレータ４を経てコンデンサ５に供給され、コンデンサ５の冷媒通路を流れる際に、コンデンサ５に送風される送風空気との熱交換によって凝縮液化される。一方、ガス冷媒とともにコンプレッサ３から吐出されたオイルは、オイルセパレータ４でガス冷媒と分離してオイルセパレータ４に溜まり、オイル戻し管１１を通って再びコンプレッサ３に戻される。
コンデンサ５で液化した冷媒は、膨張弁６で減圧膨張されてエバポレータ７へ供給される。エバポレータ７に供給された低温低圧の冷媒は、エバポレータ７の冷媒通路を流れる際に、車室内へ送風される送風空気との熱交換によって蒸発する。
エバポレータ７で蒸発した冷媒（気液二相状態）は、アキュムレータ２で気液分離されて、液冷媒がアキュムレータ２に溜まり、ガス冷媒がコンプレッサ３に吸引される。
【００１１】
ここで、冷凍サイクル１の冷媒として非共沸混合冷媒を使用した場合、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中に低沸点冷媒成分が多くなると、サイクル効率（成績係数ＣＯＰ）は低下するが、冷凍能力は向上する。一方、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中に高沸点冷媒成分が多くなると、冷凍能力は若干低下するが、サイクル効率は向上する（図３参照）。
そこで、クールダウン時（急速冷房時）等で大きな冷凍能力を必要とする場合には、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中の低沸点冷媒成分を多くし、定常運転時でサイクル効率を重視する場合には、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成中の高沸点冷媒成分を多くすることが望ましい。
【００１２】
これに対して、本実施例の冷凍サイクル１では、通常のサイクル運転時にアキュムレータ２に溜まる液冷媒が高沸点冷媒成分の多い組成となるため、必然的に冷凍サイクル１を循環する冷媒の組成は、低沸点冷媒成分の割合が多くなる（図３の組成▲１▼に示す状態）と言える。従って、冷凍能力の必要なクールダウン時には、加振器９をＯＦＦしたままサイクル運転を行なうことにより、アキュムレータ２内に高沸点冷媒成分の多い液冷媒が溜まり、冷凍サイクル１を循環する冷媒を低沸点冷媒成分の多い組成とすることができる。一方、サイクル効率を重視する定常運転時には、加振器９をＯＮしてアキュムレータ２内に溜まった液冷媒（高沸点冷媒成分の多い液冷媒）を霧化させることにより、加振器９をＯＦＦしている時より高沸点冷媒成分の多い冷媒組成（図３の組成▲２▼に示す状態）とすることができる。なお、サイクル停止時には、加振器９をＯＦＦしておくことにより、サイクル内の冷媒が高沸点冷媒を中心に主に低圧側に寝込む（溜まる）ので、サイクル内の冷媒組成は当初の状態に戻る。
【００１３】
（本実施例の効果）
本実施例では、制御装置１０により加振器９をＯＮさせて、アキュムレータ２内に溜まった高沸点冷媒成分の多い液冷媒を霧化させて蒸発し易くすることにより、冷凍サイクル１を循環する冷媒組成の変動を抑制できる。これにより、冷媒の循環組成を封入時の冷媒組成に近づけることができるため、冷凍サイクル１の性能および信頼性の向上を図ることができる。
また、冷凍サイクル１の運転状態に応じて加振器９の作動を制御するだけで、冷凍能力の必要なクールダウン時には能力重視のサイクル運転を行なうことができ、定常運転時には効率重視のサイクル運転を行なうことができる。
【００１４】
なお、クールダウン初期において、冷凍サイクル１を循環する冷媒が低沸点冷媒成分の多い組成であるために冷凍サイクル１の高圧が上昇し過ぎる場合には、加振器９をＯＮさせて冷凍サイクル１を循環する冷媒を高沸点冷媒成分の多い組成とすることにより、冷凍サイクル１の高圧を低下させることもできる。
また、加振器９をＯＦＦして能力重視のサイクル運転を行なう場合には、高沸点冷媒をより多くアキュムレータ２に溜めるために、低圧配管（膨張弁６の吐出側からコンプレッサ３の吸引側までの間を接続する冷媒配管８）等をアキュムレータ２の底部に接触させておく事も有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍サイクルの全体模式図である。
【図２】超音波振動子の取付け状態を示すアキュムレータの断面図である。
【図３】冷媒組成比と成績係数比および冷房能力比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 冷凍サイクル
２ アキュムレータ
９ 加振器（霧化手段）
１０ 制御装置（霧化手段）
Claims (1)
- 非共沸混合冷媒を用いたアキュムレータ式冷凍サイクルと、
前記アキュムレータに取り付けられ、前記アキュムレータの内部に滞留した液冷媒を霧化させるための加振器と、
前記冷凍サイクルの運転状態に応じて前記加振器の作動を制御する制御装置とを備える冷凍装置であって、
前記制御装置は、冷凍能力の必要なクールダウン時に、前記加振器の作動を停止した状態でサイクル運転を行ない、サイクル効率を重視する定常運転時に、前記加振器を作動させて前記アキュムレータ内に溜まった液冷媒（高沸点冷媒成分の多い液冷媒）を霧化させることを特徴とする冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19784795A JP3601122B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | 冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19784795A JP3601122B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | 冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0942806A JPH0942806A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3601122B2 true JP3601122B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=16381335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19784795A Expired - Fee Related JP3601122B2 (ja) | 1995-08-03 | 1995-08-03 | 冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601122B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240328690A1 (en) * | 2023-04-03 | 2024-10-03 | Copeland Lp | Vapor compression systems including liquid refrigerant atomizer, and methods of operating and controlling the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3365273B2 (ja) * | 1997-09-25 | 2003-01-08 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル |
| JP2022157187A (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-14 | ダイキン工業株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| CN113237243A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-10 | 澳柯玛股份有限公司 | 一种制冷系统及其制冷方法 |
-
1995
- 1995-08-03 JP JP19784795A patent/JP3601122B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240328690A1 (en) * | 2023-04-03 | 2024-10-03 | Copeland Lp | Vapor compression systems including liquid refrigerant atomizer, and methods of operating and controlling the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0942806A (ja) | 1997-02-14 |
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