JPH0432303B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は混合冷媒を用いた冷凍装置、詳しく
は、圧縮機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器と
を備えた冷媒回路に非共沸混合冷媒を封入してな
る冷凍装置に関する。

（従来技術） 従来、上記冷凍装置であつて、四路切換弁を用
いて暖房、冷房運転を行えるようにしたものとし
ては、例えば特開昭57−198968号公報に示される
ごとく、高沸点冷媒と低沸点冷媒とから成る非共
沸混合冷媒を用い、この混合冷媒を冷媒回路に封
入して、冷・暖房時に前記高・低沸点冷媒の混合
比率を変えて循環させることにより、冷暖房時の
能力調整を行なうごとくしたものが知られてい
る。

即ち、第３図に示すごとく、圧縮機１と四路切
換弁２と熱源側熱交換器３及び利用側熱交換器４
とを備えた冷媒回路を形成し、前記両熱交換器
３，４間に２つの第１及び第２膨張機構５，６を
接続すると共に、該各膨張機構５，６間に気液分
離器７を介装させる一方、前記利用側熱交換器４
と四路切換弁２との間に冷媒タンク８を介装し、
該タンク８を前記気液分離器７のガス域に接続さ
せるのである。

斯くして冷房運転時には、圧縮機１から吐出さ
れて熱源側熱交換器３から流出される混合冷媒
が、前記気液分離器７において気液分離され、つ
まり低沸点冷媒を多く含む冷媒がガス化して、高
沸点冷媒を多く含む液冷媒と分離され、この液冷
媒が利用側熱交換器４にまたガス冷媒が前記タン
ク８にそれぞれ供給されるのである。しかして前
記タンク８には前記利用側熱交換器４から流出さ
れる低温冷媒が通過されるため、前記タンク８に
至つたガス冷媒は前記低温冷媒と熱交換されて逐
次液化され、前記タンク８内に貯溜されて、つま
り低沸点冷媒を多く含む冷媒が前記タンク８に逐
次貯溜され、高沸点冷媒を多く含む冷媒によつて
冷房運転が行なわれるのである。

また暖房運転時には、圧縮機１から吐出されて
利用側熱交換器４から流出される混合冷媒が、前
記冷房運転時と同様に気液分離器７において気液
分離され、ここで分離された低沸点冷媒を多く含
むガス冷媒が前記タンク８に供給されるが、暖房
運転時に該タンク８には、圧縮機１からの高温冷
媒が通過されるため、前記タンク８においてガス
冷媒の熱交換が行なわれず、つまり低沸点冷媒の
タンク８内への貯溜が行なわれないのであり、従
つて高沸点冷媒に対する低沸点冷媒の混合比率大
の混合冷媒によつて能力大の暖房運転が行なわれ
るのである。

ところで前記のごとき冷凍装置では、冷・暖房
運転時に高・低沸点冷媒の混合比率を変えること
により、冷房及び暖房運転に対応した能力を得る
ことができるが、冷房及び暖房の各運転時に、例
え外気温変化などにより負荷変動が生じても、こ
の負荷変動に応じて能力を調整することができな
い問題があつた。

また、暖房、または、冷房運転のみの単一サイ
クルしか行えない冷凍装置においては、前記した
従来の能力調節のための構成を利用することがで
きず、能力調整を冷媒回路を循環する混合冷媒の
混合比を変更して行うようなことができなかつた
のである。

（発明の目的） 本発明は以上のごとき問題に鑑みてなしたもの
で、その目的は、冷媒タンクを冷媒回路の低圧域
つまり圧縮機の冷媒吸入側配管に付設して、気液
分離器で分離されたガス冷媒の前記タンクへの供
給を制御し、かつ該タンク内冷媒の前記低圧域へ
の流出量を制御することにより、暖房または冷房
運転の一方のみの運転サイクルしか持たない冷凍
装置において、また、冷暖房の運転が行えるもの
においても、各冷房または暖房運転時においてそ
れぞれ負荷変動に応じて能力調整ができる冷凍装
置を提供することにある。

（発明の構成） しかして本発明の構成は、圧縮機と熱源側熱交
換器と利用側熱交換器とを備えた冷媒回路に非共
沸混合冷媒を封入してなる冷凍装置であつて、前
記各熱交換器を結ぶ液管に、第１及び第２膨張機
構と、これら膨張機構間に位置する気液分離器と
を介装すると共に、前記冷媒回路における低圧側
に冷媒タンクを熱交換可能に設けて、前記気液分
離器のガス域を第１開閉弁をもつ引出通路を介し
て前記冷媒タンクに接続する一方、前記冷媒タン
クを、第２開閉弁をもつ戻し通路を介して前記冷
媒回路の低圧側に接続したのである。

また、本発明は暖房運転、冷房運転のみを行う
ようにした冷凍装置のみならず、四路切換弁を備
え冷房、暖房の両運転を行えるようにした冷凍装
置にも適用できるもので、この場合には、前記冷
媒タンクを前記圧縮機の吸入側と前記四路切換弁
とを結ぶ吸入ガス管に熱交換可能に設けるのであ
る。

（作用） 前記第１開閉弁を開放し、前記第２開閉弁を閉
鎖することにより、前記気液分離器で分離した低
沸点冷媒を多く含むガス冷媒が前記冷媒タンクに
導入され、凝縮液化して該冷媒タンクに貯留され
る。このため、前記冷媒回路を循環する冷媒の高
沸点冷媒の含有率が高くなる。また、逆に前記第
１開閉弁を閉鎖し、第２開閉弁を開放することに
より、前記冷媒タンクに滞留する液冷媒が前記冷
媒回路の低圧側に放出され、前記冷媒回路を循環
する冷媒における低沸点冷媒の含有率が前記した
場合に比して高くなるのである。

（実施例） 以下本発明にかかる冷凍装置を第１図の実施例
によつて説明する。

第１図は、冷凍装置の配管系統を示すもので、
圧縮機１と四路切換弁２と熱源側熱交換器３及び
利用側熱交換器４とにより冷媒回路を形成し、こ
の冷媒回路には高沸点冷媒と低沸点冷媒とから成
る非共沸混合冷媒を封入させている。

前記各熱交換器３，４を接続する液管イには、
２つの第１及び第２膨張機構５，６を接続し、該
各膨張機構５，６間に気液分離器７を介装させる
と共に、前記圧縮機１の吸入側と四路切換弁２と
を結ぶ吸入ガス管ロに、冷媒タンク８を介装させ
る。

そして前記気液分離器７の上方ガス域を、第１
開閉弁SV₁をもつ引出通路ハを介して前記タンク
８に接続すると共に、該タンク８を第２開閉弁
SV₂をもつ戻し通路ニを介して前記冷媒回路の低
圧側に接続するのである。

具体的には、前記タンク８に戻し通路ニの一端
を接続し、該通路ニにキヤピラリチユーブ９と前
記第２開閉弁SV₂とを介装させると共に、前記通
路ｄの他端を前記圧縮機１の吸入側に設けたアキ
ユムレータ１０と前記タンク８間の低圧域に接続
するのである。尚、冷暖房装置には、低沸点冷媒
と高沸点冷媒との混合比がX₁の非共沸混合冷媒
を封入している。

次に前記冷凍装置の作用について説明する。

先ず冷房運転時には、圧縮機１→四路切換弁２
→熱源側熱交換器３→第１膨張機構５→気液分離
器７→第２膨張機構６→利用側熱交換器４→四路
切換弁２→冷媒タンク８→圧縮機１のサイクルで
混合冷媒が循環され、前記熱源側熱交換器３で凝
縮された冷媒が利用側熱交換器４で蒸発されて、
室内の冷房が行なわれるのである。

しかして、前記第１開閉弁SV₁を閉鎖し、第２
開閉弁SV₂を開放して冷房運転を行うと、前記冷
媒タンク８は低圧側に開放されるために該タンク
８内に液冷媒は全く貯溜されない。従つて冷媒回
路に循環する前記冷媒の混合比はX₁である。

以上の冷房運転時において能力制御を行なうに
は、前記戻し通路ニの第２開閉弁SV₂を閉鎖した
状態で、引出通路ハの第１開閉弁SV₁を開放させ
ることにより行なうのである。

而して、圧縮機１からの吐出ガス冷媒は、前記
熱源側熱交換器３で凝縮してA₁点上の液冷媒と
なる（第２図参照）。そし、前記第１膨張機構５
て減圧されて中間圧の点A₂で示す状態で前記気
液分離器７に流入し、高沸点冷媒の多方液冷媒Ｂ
点と低沸点冷媒の多いガス冷媒Ｃ点とに分離され
るのである。ここで、前記した如く、前記第１開
閉弁SV₁を開とし、第２開閉弁SV₂を閉としてい
るから、前記分離器７で分離されたＣ点上のガス
冷媒が、前記開閉弁SV₁を経て前記タンク８内に
供給されるのであり、一方、前記タンク８には低
温の吸入ガス冷媒が通過するため、この冷媒と熱
交換されて、第２図に示した前記Ｃ点上の冷媒が
中間圧域の飽和液線上A₃点に至り、液化されて
前記タンク８に貯溜されるのであり、従つて前記
冷凍回路には高沸点冷媒の多い冷媒（混合比X₂）
が残され、この冷媒により冷房運転が行なかれる
ことになり、能力の低下が可能となるのである。

またこの状態から冷房能力を上昇させるには、
前記第１開閉弁SV₁を閉じ第２開閉弁SV₂を開放
させることにより行なうのであつて、前記分離器
７で分離された中間圧域のＣ点上に位置するガス
冷媒は前記タンク８に流入することがなくなると
共に、前記開閉弁SV₂の開放により前記タンク８
に貯溜されていた低沸点冷媒が、前記戻し通路ニ
を経て圧縮機１のガス吸入側、つまり第２図の低
圧域に戻され、以後は、低沸点冷媒が混合した混
合冷媒が前記利用側熱交換器４に流れて蒸発する
ことになり、前記した高沸点冷媒の成分比を多く
する冷房運転時に対し、その冷房能力が向上され
るのである。尚、第２図中、点A₃は混合比X₁の
前記冷媒の前記第２膨張機構６出口側における冷
媒の状態、点A₄は同、利用側熱交換器４出口側
の状態を示すものである。

次に暖房運転を行なうときには、圧縮機１→四
路切換弁２→利用側熱交換器４→第２膨張機構６
→気液分離器７→第１膨張機構５→熱源側熱交換
器３→四路切換弁２→冷媒タンク８→圧縮機１の
サイクルで混合冷媒が循環され、前記圧縮機１か
ら吐出された冷媒が利用側熱交換器４で凝縮され
て、室内の暖房が行なわれる。

しかして斯くのごとき暖房運転時にあつても、
前記分離器７で低沸点冷媒を多く含むガス冷媒が
高沸点冷媒の多い液冷媒と分離されるのであり、
前述した冷房運転時と同じく前記第２開閉弁SV₂
を閉じ、第１開閉弁SV₁を開くことにより、低沸
点冷媒を前記冷媒タンク８に貯溜でき、従つて高
沸点冷媒の成分比の多い冷媒の循環で暖房能力を
抑制できるし、また、前記第１開閉弁SV₁を閉
じ、第２開閉弁SV₂を開くことにより、前記タン
ク８に貯溜している低沸点冷媒を冷媒回路内に戻
すことができ、低沸点冷媒を含む混合冷媒の循環
で暖房能力を向上できるのである。

又、以上説明した実施例において、第１図に示
したごとく、引出通路ハと並列に圧縮機１のシリ
ンダに開口するガスインジエクシヨン通路ホを設
け、該通路ホに第３開閉弁SV₃を介装させること
により、この開閉弁SV₃の開放操作で、前記分離
器７で分離されたガス冷媒を圧縮機１にインジエ
クシヨンさせることが可能となり、該圧縮機１の
圧縮能力、引いては、冷暖房能力を高め得るので
ある。

この運転時、前記第１開閉弁SV₁は閉じ、前記
第２開閉弁SV₂を開いて、低沸点冷媒を含む混合
冷媒を循環させるのである。

また、前記圧縮機１に第４開閉弁SV₄をもつガ
スバイパス路ヘを設けることによつて、前記した
高沸点冷媒の成分比を多くした能力抑制運転との
組合わせにより一層細かな能力調整が可能とな
る。

尚、第１図に示したガスバイパス路ヘは前記ガ
スインジエクシヨン通路ホと吸入ガス管ロの冷媒
タンク出口側との間に介装したものであるが、前
記圧縮機１のシリンダに設けると共に、このガス
バイパス弁ヘに前記第４開閉弁SV₄を設けるか、
又は背圧弁を設けて、この弁の背圧側に前記ガス
インジエクシヨン通路ホを接続させてもよい。

しかして、以上の如くガスインジエクシヨン通
路ホ及びガスバイパス路ヘを併用することによ
り、前記冷暖房時における能力制御幅を一層拡大
することができるのである。又、前記冷媒タンク
８に貯溜する冷媒量は、前記第１、第２開閉弁
SV₁，SV₂の開閉操作を制御することにより、即
ち貯溜冷媒が所望量になつた時に前記各開閉弁
SV₁，SV₂を同時に閉鎖することにより任意に調
節できるのである。従つて、前記冷媒の混合比を
変えて行う能力制御も無段階に行えるのである。

また、上記した実施例においては、本発明を四
路切換弁２を備えた暖房運転と、冷房運転とを可
能にした冷凍装置に適用した場合を説明したが、
本発明は前記四路切換弁を備えず、冷房、また
は、暖房運転のみを行うようにした冷凍装置にも
適用できるものであり、この場合、前記冷媒タン
ク８は前記圧縮機１の吸入側である前記冷媒回路
の低圧域（低圧配管）に熱交換可能に設ければよ
いのである。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明の冷凍装置では、前
記各熱交換器３，４を結ぶ液管イに、第１及び第
２膨張機構５，６と、これら膨張機構５，６間に
位置する気液分離器７とを介装すると共に、前記
冷媒回路における低圧側に冷媒タンク８を熱交換
可能に設けて、前記気液分離器７のガス域を第１
開閉弁SV１をもつ引出通路ハを介して前記冷媒
タンク８に接続する一方、前記冷媒タンク８を、
第２開閉弁SV２をもつ戻し通路ニを介して前記
冷媒回路の低圧側に接続したから、前記第１、第
２開閉弁SV１，SV２を開閉制御することによ
り、冷房もしくは暖房の一方のみのサイクル運転
を行う冷凍装置において、また、冷暖房運転が行
える冷凍装置の各運転においても、それぞれ負荷
変動に応じて能力調整ができるに至つたのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる冷凍装置の冷媒配管系
統図、第２図は混合冷媒の状態を説明する図面、
第３図は従来例を示す冷媒配管系統図である。 １……圧縮機、２……四路切換弁、３……熱源
側熱交換器、４……利用側熱交換器、５……第１
膨張機構、６……第２膨張機構、７……気液分離
器、８……冷媒タンク、イ……液管、ロ……ガス
管、ハ……引出通路、ニ……戻し通路、SV₁……
第１開閉弁、SV₂……第２開閉弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機１と熱源側熱交換器３と利用側熱交換
   器４とを備えた冷媒回路に非共沸混合冷媒を封入
   してなる冷凍装置であつて、前記各熱交換器３，
   ４を結ぶ液管イに、第１及び第２膨張機構５，６
   と、これら膨張機構５，６間に位置する気液分離
   器７とを介装すると共に、前記冷媒回路における
   低圧側に冷媒タンク８を熱交換可能に設けて、前
   記気液分離器７のガス域を第１開閉弁SV１をも
   つ引出通路ハを介して前記冷媒タンク８に接続す
   る一方、前記冷媒タンク８を、第２開閉弁SV２
   をもつ戻し通路ニを介して前記冷媒回路の低圧側
   に接続したことを特徴とする混合冷媒を用いた冷
   凍装置。 ２ 前記熱源側熱交換器３と前記利用側熱交換器
   ４とを接続する回路と前記圧縮機１とを四路切換
   弁２を介して接続して、該四路切換弁２の切換操
   作により暖房運転と冷房運転とを行えるようにす
   ると共に、前記冷媒タンク８を前記圧縮機１の吸
   入側と前記四路切換弁２とを結ぶ吸入ガス管ロに
   熱交換可能に設けた第１項記載の冷凍装置。