JPH0136025B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、温度式自動膨張弁を備えた冷凍サイ
クルに係り、特に温度式自動膨張弁に封入する作
動媒体と冷凍サイクル内に封入する循環冷媒に関
するものである。

〔従来技術〕

通常の冷凍装置に使用されている温度式自動膨
張弁の感温筒には、冷凍サイクルで使用している
冷媒と同一の冷媒が封入されているのが一般的で
ある。このような冷凍サイクルで、蒸発器に流入
する冷媒の分流状態や熱負荷の不均衡などにより
冷凍系統にしばしば圧力あるいは温度等の周期的
な不安定現象（以下、ハンチングという）が発生
する。従来、このハンチングを回避する手段とし
ては膨張弁の調節ばねを強めて静止スーパーヒー
トを大きくし、蒸発器のスーパーヒートを増して
蒸発器出口に設けた感温筒部の温度を安定させ膨
張弁の周期的な弁の開閉を減衰させて、ハンチン
グをとめることが行われている。しかし、このよ
うな方法では蒸発器の能力を減殺し、冷凍能力を
大幅に減少させてしまう。さらにこの方法でハン
チングが止まらないときは、膨張弁を容量の小さ
なものと交換したり、感温筒に特殊ガスを封入す
るか、あるいは特公昭47−23825で開示されてい
るように、温度変動に対する感温筒の応答速度の
時定数を変えるなどの対策が取られている。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑みて発明されたもので、冷凍
装置の蒸発器能力および成積係数の向上をはかる
と共に温度式自動膨張弁のハンチングを防止する
冷凍装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕 上記目的を達成するため本発明は、温度式自動
膨張弁の封入作動媒体として単一のフロン冷媒を
封入し、冷凍サイクルの封入循環冷媒としては上
記感熱筒封入冷媒と同冷媒を主体に、これより高
沸点の非共沸性冷媒を混合した非共沸混合冷媒を
封入したことを特徴とする。

ある冷媒に非共沸性の高沸点冷媒を加えると、
同一圧力条件では蒸発温度が高くなる。しかもこ
の混合冷媒の蒸発温度は一定せず、蒸発作用が進
むにつれて蒸発温度が上昇する特性がある。この
混合冷媒サイクルに、低沸点成分のみの冷媒を感
温筒に封入した温度式自動膨張弁を用いると、蒸
発器出口の過熱度を小さくすることができる。こ
のような特性を利用して冷凍サイクルには低沸点
成分の主冷媒にサイクルの運転効率を向上させる
特性をもつ非共沸高沸点冷媒を追加封入するとと
もに、温度式自動膨張弁には、感温筒に上記低沸
点成分の主冷媒のみを封入したものを用いると、
蒸発器出口の過熱度を小さくして成績係数を高め
る一方、蒸発器出口に多少液戻りしても主冷媒の
みの場合に比べて感温筒の感知温度レベルが高
く、したがつて感知温度変化が小さく押えられる
ため、ハンチングを起こしにくくすることができ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基ずき説明す
る。

第１図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３
は温度式自動膨張弁、４は蒸発器で上記各機器を
順次配管接続して冷凍サイクルが形成されてい
る。ここで、温度式自動膨張弁３の感温筒３′に
は単一成分のフロン冷媒が封入されており、また
冷凍サイクル内には感温筒内と同一冷媒を主体
に、これより高沸点の非共沸性冷媒を追加した、
いわゆる非共沸混合冷媒が封入されている。ここ
では、一例として感温筒３′にはフロン冷媒R22
が、また冷凍サイクルにはフロン冷媒R22を主体
にフロンR114がｎ％追加封入されている場合を
考える。この冷凍サイクルでは、圧縮機１の圧縮
作用で圧縮され高温高圧となつたガス冷媒は凝縮
器２に入り凝縮液化し、次いで膨張弁３により減
圧されて蒸発器４に導かれ、冷却作用を行う。こ
こで自らは蒸発気化し、再び圧縮機１の吸入側に
戻つて冷媒回路を形成する。冷凍サイクル内の冷
媒循環量は蒸発器４の出口配管７に取付けた感温
筒３′により制御される。蒸発器４の圧力をP₀
（＝一定）とすると、膨張弁３の二次側や感温筒
３′内、および蒸発器４内の冷媒の状態は、第２
図、第３図のように表わされる。第２図におい
て、曲線イはR22の飽和蒸気圧線を示し、曲線ロ
は曲線イに膨張弁の調節ばね力に相当する圧力分
を加えた圧力を示す。膨張弁３は感温筒３′の検
知温度t₁による感温筒内圧力P₁（A₁点）、および
膨張弁３の二次側圧力P₀（A₀点）に調節ばね力に
相当する圧力分を加えた圧力（A₀′点）がそれぞ
れ弁の開口力、止力を形成し、これが均衡するこ
とにより一定の弁開度に保持される。このとき、
冷凍サイクル内には混合冷媒が封入されているた
め、蒸発器内圧力P₀（蒸発器内では圧力損失はな
く、蒸発器の入口から出口まで同一圧力P₀と仮
定する。）の飽和温度は、R22の圧力P₀における
飽和温度t₀とは異なり、より高い値となる。した
がつて、蒸発器４出口の冷媒過熱度はt₁−t₀より
小さい値となる。このときの過熱度は第３図によ
り説明される。ここで曲線ハ，ニは混合冷媒R22
−R114系の圧力P₀一定における飽和液線および
飽和蒸気線を示す。冷凍サイクル内に封入された
R22中のR114濃度ｎ％の液化混合冷媒は、膨張
弁３で減圧され一部ガスを含む温度tmのxm状態
となつて蒸発器４に流入する。温度tmは、圧力
P₀におけるR22の飽和温度t₀より高く、R114の飽
和温度t₁₀より低い。この冷媒は、蒸発器４内で
冷却作用し、自らは蒸発温度を上昇しながらガス
化していく。温度tgのxg状態でガス化を完了し、
以後は温度の上昇に対応してガスの過熱度を増し
ていく。今、蒸発器４の出口温度をt′g（x′g状態）
とすると、冷媒の過熱度はtg′−tgとなる。温度
t′gは前述した第２図の感温筒感知温度t₁と等しい
ため、冷凍サイクル中の混合冷媒は、冷媒がR22
のみの場合の過熱度t₁−t₀（またはtg′−t₀）に比べ
てかなり小さい。

このように、本実施例の冷凍サイクルでは、負
荷の変動や冷媒の分流状態の不均衡により蒸発器
出口で、なお液成分が残るようなことが起こつて
も、飽和ガス温度のtgから大幅に低下することは
ない。また、万一ハンチングを起こしても、その
幅は概略tg′−tgとなり、従来のR22100％の冷凍
サイクルの場合のtg′−t₀に比べて非常に小さく押
えることができる。同時に、蒸発器の能力を減殺
することなく伝熱面積を有効に使うことができ
る。また、R22（約90％）、R114（約10％）等適当
な冷媒の組合せ、および混合割合の混合冷媒を封
入することにより成績係数を向上させることもで
きる。

〔発明の結果〕

以上説明したように本発明によれば、適宜な組
合せの混合冷媒の使用と、蒸発器出口の過熱度の
低下により下記の効果を奏する。

(1) 成績係数を向上することが出来る。

(2) 蒸発器の伝熱面積を有効に利用することが出
来る。

(3) 膨張弁のハンチングを防止することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す冷凍サイク
ルの構成図、第２図は、第１図に示す膨張弁の作
動状態説明図、第３図は、R22−R114系混合冷
媒の状態図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、３……温度式自
動膨張弁、３′……感温筒、４……蒸発器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、凝縮器、温度式自動膨張弁、蒸発器
   を順次配管接続して冷凍サイクルを形成し、蒸発
   器の出口側管路に設けられた上記温度式自動膨張
   弁の感熱筒内には作動媒体として、冷媒成分とし
   ては単一のフロン冷媒を封入すると共に、冷凍サ
   イクル内の循環冷媒としては上記感熱筒内封入冷
   媒と同冷媒を主体に、これより高沸点の非共沸性
   冷媒を混合した非共沸混合冷媒を封入したことを
   特徴とする冷凍装置。 ２ 感熱筒内封入冷媒がフロンＲ−22である特許
   請求の範囲第１項記載の冷凍装置。 ３ 冷凍サイクル内封入冷媒がフロンＲ−22を主
   体にＲ−114を混合した非共沸性冷媒である特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の冷凍装置。