JPH0244151A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、混合冷媒を用いた冷凍装置に関するものであ
る。

従来の技術 混合冷媒を用いた冷凍装置は、そのサイクル内部を循環
する冷媒の組成比率を可変とすることにより、能力制御
や性能改善を行なうことができる。

従来、特に非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置のサイクル
内部を循環する冷媒組成を可変とする方式として、沸点
の違いを利用した精留分離方式が用いられている（例え
ば特開昭６２−２８０５５６号公報）。

以下第６図を参照しながら、精留分離方式を用いた冷凍
装置の一例について説明する。

第６図は従来例を示す冷凍サイクル図である。

第６図において、ｌは圧縮機、２は四方弁、３は室外熱
交換器、４は主回路用減圧器、５は室内熱交換器で環状
に接続されて主回路を構成している。また室外熱交換器
３と減圧器４の中間と、精留塔６の底部ともに加熱器７
を貫通し逆止弁８を介して接続するとともに加熱器７と
逆止弁８に並列に第一の減圧器９を設け、また逆止弁８
と精留塔６の底部との中間と冷凍貯留器１０の底部とを
電磁開閉弁１１を介して接続し、また室内熱交換器５と
主回路の減圧器４の中間と精留塔６の底部とを加熱器７
を貫通し逆止弁１２を介して接続するとともに加熱器７
と逆止弁１２に並列に減圧器１３を設け、さらに精留塔
６の頂部と冷媒貯留器１０の頂部とを冷却器１４を貫通
し、精留塔６の頂部と冷媒貯留器ｌＯの底部とを接続し
ている。なお本従来例における冷媒は沸点差を有する２
種類の冷媒からなる非共沸混合冷媒を用いる。

以上のように構成された冷凍装置について、以下その動
作について説明する。

暖房運転時、室内温度センサーで検出した室内温度を設
定温度と比較し設定温度より低い場合、冷媒は第１図の
実線の矢印のように流れ、ａ離開閉弁１１はこの時開い
ているため、冷媒貯留器１０の中の冷媒組成は主回路と
同じであり、高沸点成分と低沸点成分の混合した状態で
高能力が得られる。

一方、室内温度が上昇して設定温度より高くなると、電
磁開閉弁１１が閉じて冷媒は点線の矢印のように流れる
。室内熱交換器５を出た過冷却のとれた冷媒の一部は、
加熱器７へ入り吐出ガスにより加熱されガス成分を発生
させて精留塔６へ入る。

精留塔６に入った冷媒のガス成分は塔中を上昇していき
冷却器１４に入り、ここで吸入ガスにより冷却液化され
冷媒貯留器１０に導かれ、その一部は精留塔の頂部に還
流され塔中を上昇してくるガス成分と気液接触を行い物
質移動および熱交換を行う。

このサイクルを繰り返すことにより冷媒貯留器１０の中
の冷媒は低沸点成分が多くなり主回路を流れる冷媒の組
成は高沸点成分が多い状態により低能力が得られる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、以下のような課題
があった。

まず第１に本従来例では、低沸点冷媒を貯留することに
より、主回路の低沸点成分比率を低下させる場合につい
て述べたが、例えば暖房運転開始時の様に高暖房能力の
必要なときに高沸点冷媒をも貯留して主回路の冷媒組成
比率を広範囲に可変させるためには、分離器下部に貯留
器および加熱器を必要とするため構成が複雑になる。

第２に精留分離では精留塔を垂直にしなければならない
とか、貯留器と精留塔の高さに設置上の制限がある上、
沸点差を利用したものであるため、共沸混合冷媒等の沸
点の近いものについては使用できないなど精留分離特有
の問題点を存していた。

本発明は上記課題に鑑み、冷媒混合比率可変装置および
室内温度センサーを設け、室内温度と室内設定温度との
差により負荷を的確に検知し冷房、暖房運転において効
率よい能力制御が可能な冷凍装置を提供するものである
。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、圧縮機、凝縮器、
主絞り装置、蒸発器を環状に接続した主回路に複数種類
の冷媒を封入した冷凍サイクルにおいて、特定の種類の
冷媒の通過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を
接続し、機能膜の透過側および非透過側の冷媒分離装置
を出た冷媒のいずれか一方を切り換え手段の切り換えに
より任意に貯留できる貯溜器と電磁開閉弁を設け透過側
、非透過側それぞれに減圧装置を介して主回路に接続し
て冷媒組成比率可変サイクルを構成し、室内温度を検出
する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度
と室内設定温度にある値を加えた設定温度との大、小を
比較する第１の比較手段と、運転開始からの時間経過を
計測するタイマーと前記タイマーの計測値と設定時間を
比較する第２の比較手段と、前記第１の比較手段により
設定温度より小の場合で前記第２の比較手段により設置 定時間より小の場合、前記切り換え手段を通過側が貯留
器に接続されるように切り換え、かつ前記電磁開閉弁を
閉じる第１の出力モードに、また前記第１の比較手段に
より箒中≠設定温度より小の場合で前記第２の比較手段
により設定時間より大の場合、電磁開閉弁を開く第２の
出力モードに、また前記第１の比較手段により第キ嗜設
定温度より大の場合、前記切り換え手段を非透過側が貯
留器に接続されるように切り換え、かつ前記電磁開閉弁
を閉じて第３の出力モードに移行する移行手段と前記出
力モードにより！離開閉弁に電気信号を出力する出力手
段を具備したものである。

作用 本発明は上記構成により、非共沸混合冷媒に限らす共沸
混合冷媒についても冷媒分離でき、冷暖房ともに負荷を
的確につかみ、必要負荷に応じて高沸点冷媒成分または
低沸点冷媒成分を分離し、冷媒混合比率を可変させるこ
とにより幅広い効率のよい能力制御運転を可能にすると
ともに分離回路の構成部品の取付設置上の制約の解消、
分離回路の小型化と簡素化を図ることができる。

実施例 以下、上記機能膜を用いた冷凍サイクルの実施例につい
て第１図、第２図を参考に説明する。

第１図に、冷媒として、Ｒ−２２とＲ−１３８１の非共
沸混合冷媒を用いた場合の一実施例を、第２図に機能膜
を用いた冷媒分離器（以下分離器という）の一実施例を
示す。

第１図において、２１は圧縮機、２２は凝縮器、２３は
主絞り装置、２４は蒸発器で順次環状において接続され
て主回路を構成している。一方、第２図において分離器
１０１は分離器本体１０２を網状の保持具１０４で高圧
側空間ａ、低圧側空間すに仕切り、保持具１０４の高圧
側にジメチルシリコンのＦｊｌＭを用いた機能膜１０３
を設置する。また、分離器本体１０２には、高圧冷媒入
口配管１０５、出口配管１０６、透過冷媒出口配管１０
７が設けられる。前記構成の分離器１０１の入口配管１
０５は主絞り装置２３の手前の高圧側へ接続され、出口
配管１０６および透過冷媒出口配管１０７は四方弁２５
へ接続されている。さらに四方弁２５からは接続配管１
０８、貯留器２６、減圧装置２７、電磁開閉弁２８を介
して主絞り装置２３の後の低圧側へ接続され、もう一方
は接続配管１０９、減圧装置２９を介して主絞り装置２
３の後の低圧側に接続されており、四方弁コイル（図示
せず）への通電により出口配管１０６および透過冷媒出
口配管１０７からの連通を切り換えることができる。こ
こで接続配管１０８は冷却器３０と熱交換的に接続され
ている。

ここで第３図に示すブロック回路と第４図に示す制御回
路の関係について説明すると、第３図に示す室内温度セ
ンサー３２は第２図に示す室内温度検知手段に相当し、
第３図に示すコンパレータ３３は、第２図の第１の比較
手段に相当し、第３図のマイクロコンピュータ３４は第
２図のタイマー計測値と設定時間を比較する第２の比較
手段および移行手段に相当し、第３図の出力回路３５は
第２図の出力手段に相当している。

以上のように構成された制御回路の動作について、第１
図から第４図を参考に説明する。

暖房運転時室内温度を室内温度センサー３２で検出しそ
れを室内設定温度にある値を加えた設定温度とコンパレ
ータ３３で比較し設定温度より低く、奉 かつ暖房運転開始より時間経過を計測するタイマーの値
が設定時間よりも少ない場合、四方弁２５を切り換えて
分離器１０１の透過側を貯留器２６に接続し、電磁開閉
弁２８を閉じることにより機能膜１０３を透過しゃすい
Ｒ−２２は冷却器３０により冷却されて液冷媒で貯留器
２６に貯留される。一方、機能膜１０３を透過しにくい
Ｒ−１３８１は出口配管１０６を出て四方弁２５、接続
配管１０９　、ｍ圧装置２９を介して蒸発器２４の入口
に戻される。従って、主回路のＲ−２２比率は低下し、
Ｒ−１３８１比率が上昇して最も高能力が得られる。

一方、検出温度が設定温度よりも低く、かつ暖房運転開
始よりの時間経過を計測するタイマーの値が設定時間よ
りも大きい場合、四方弁２５を無通電状態に戻しく第１
図の状態）電磁開閉弁２８を開くことにより、分離器１
０１の透過側、非透過側とも冷媒が流れて貯留器２６に
はＲ−１３８１比率の高い冷媒が流れるものの貯留され
ないため、主回路の冷媒は初期充填比率に等しくなる。

次に室内温度が上昇して設定温度よりも高くなると、四
方弁２５は上記状態のままで、電磁開閉弁２８を閉じる
ことにより機能膜を透過しにくいＲ−１３８１は冷却器
３０により冷却されて液冷媒で貯留器２６に貯留される
。

一方、機能膜１０３を透過しゃすいＲ−２２は出口配管
１０７を出て四方弁２５、接続配管１０９、減圧装置２
９を介して蒸発器２４の入口に戻される。従って、主回
路のＲ−１３８１比率は低下し、Ｒ−２２比率が上昇し
て能力および消費電力とも小さくなり効率のよい能力制
御ができる。冷房運転時においても同様である。

以上のように本実施例によれば、室内温度センサー３２
を設け室内温度と設定温度との比較および運転開始時よ
りの時間経過と設定時間の比較により、混合冷媒の比率
を可変して、運転開始時のように最も負荷が大きく高能
力を必要とする場合には、高沸点成分の冷媒が分離貯留
され主回路の冷媒は低沸点成分の多い状態により最も高
能力を得ることができ、運転開始時以外で負荷が高い場
合には主回路の冷媒は初期充填比率の状態で高能力を得
ることができ、また負荷が小さく低能力で十分な場合に
は低沸点成分が分離貯留され主回路の冷媒は高沸点成分
の多い状態になり低能力、低消費電力を得ることができ
効率のよい能力制御を容易かつ、分離回路の構成部品の
取付上の制約のない小型化および簡素化を図った分離回
路で実現できる。

発明の効果 以上のように本発明は、圧縮機、凝縮器、主絞り装置、
蒸発器を環状に接続した主回路に複数種類の冷媒を封入
した冷凍サイクルにおいて、特定の種類の冷媒の通過を
容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を接続し、機能
膜の透過側および非透過側の冷媒分離装置を出た冷媒の
いずれか一方を切り換え手段の切り換えにより任意に貯
留できる貯溜器とｉｉｍ開閉弁を設け透過側、非透過側
それぞれに減圧装置を介して主回路に接続して冷媒組成
比率可変サイクルを構成し、室内温度を検出する温度検
出手段と、前記温度検出手段による検出温度ａと室内設
定温度にある伊を加えた設定温度との大、小を比較する
第１の比較手段と、運転開始からの時間経過を計測する
タイマーと前記タイマーの計測値と設定時間を比較する
第２の比較手段と、前記第１の比較手段により設定温度
より小の場合で前記第２の比較手段により設定時間より
小の場合、前記切り換え手段を透過側が貯留器に接続さ
れるように切り換え、かつ前記電磁開閉弁を閉じる第１
の出力モードに、また前記第１の比較手段により設定温
度より小の場合で前記第２の比較手段により設定時間よ
り大の場合、電磁開閉弁を開く第２の出力モードに、ま
た前記第１の比較手段により設定温度より大の場合、前
記切り換え手段を非透過側が貯留器に接続されるように
切り換え、かつ前記を離開閉弁を閉じる第３の出力モー
ドに移行する移行手段と前記出力モードにより電磁開閉
弁に電気信号を出力する出力手段を具備することにより
冷房、暖房運転とも負荷を的確につかみ、必要負荷に応
じて高沸点成分の分離あるいは混合あるいは低沸点成分
の分離を行い主回路を流れる冷媒の混合比率を可変する
ことにより幅広い効率のよい能力制御運転を容易かつ、
分離回路の構成部品の取付上の制約のない小型化および
簡素化を図った分離回路で実現できると言う効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷凍サイクル図、第
２図は同分離器の詳細断面図、第３図は同ブロック図、
第４図は同制御回路図、第５図は同フローチャート図、
第６図は従来例における冷凍サイクル図である。 １３・・・・・・主絞り装置、１４・・・・・・蒸発器
、１８・・・・・・貯溜器、２１・・・・・・圧縮機、
２２・・・・・・凝縮器、２８・・・・・・電磁開閉弁
、２７．２９・・・・・・減圧装置、１０１・・・・・
・分離器、・・・・・・機能膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、主絞り装置、蒸発器を環状に接続した
   主回路に複数種類の冷媒を封入した冷凍サイクルにおい
   て、特定の種類の冷媒の通過を容易とする機能膜を有す
   る冷媒分離装置を接続し、機能膜の透過側および非透過
   側の冷媒分離装置を出た冷媒のいずれか一方を切り換え
   手段の切り換えにより任意に貯留できる貯溜器と電磁開
   閉弁を設け透過側、非透過側それぞれに減圧装置を介し
   て主回路に接続して冷媒組成比率可変サイクルを構成し
   、室内温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手
   段による検出温度と室内設定温度にある値を加えた設定
   温度との大、小を比較する第１の比較手段と、運転開始
   からの時間経過を計測するタイマーと前記タイマーの計
   測値と設定時間を比較する第２の比較手段と、前記第１
   の比較手段により設定温度より小の場合で前記第２の比
   較手段により設定時間より小の場合、前記切り換え手段
   を透過側が貯留器に接続されるように切り換え、かつ前
   記電磁開閉弁を閉じる第１の出力モードに、また前記第
   １の比較手段により設定温度より小の場合で前記第２の
   比較手段により設定時間より大の場合、電磁開閉弁を開
   く第２の出力モードに、また前記第１の比較手段により
   設定温度より大の場合、前記切り換え手段を非透過側が
   貯留器に接続されるように切り換え、かつ前記電磁開閉
   弁を閉じて第３の出力モードに移行する移行手段と前記
   出力モードにより電磁開閉弁に電気信号を出力する出力
   手段を具備した冷凍装置。