JPH0566503B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、非共沸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〕

従来、非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置として
は、例えば特開昭58−210447号に示されている。

第７図は、このような非共沸混合冷媒を冷凍冷
蔵庫に利用したときの冷凍サイクルの構成図であ
る。同図において、１は圧縮機、２は恐縮器、３
はキヤピラリ、４は冷凍室内蒸発器、５は冷蔵室
用蒸発器であり、これらは配管により直列に接続
することにより冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルを構成
している。

上記のように構成された冷凍冷蔵庫において、
圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは凝縮
器２により高圧状態で凝縮され、この高圧の液化
冷媒はキヤピラリ３を通過する間に減圧され、次
段の冷凍室用蒸発器４及び冷蔵室用蒸発器５へ順
に流れ込む。そして、上記２つの蒸発器４，５で
の吸熱作用により蒸発した冷媒ガスは圧縮機１に
戻り、再び圧縮されて凝縮器１へと送り出され
る。

このような冷凍サイクルにおいて、その冷媒
に、例えば低沸点成分がＲ２２（沸点−40.75
℃）、高沸点成分がＲ１１４（沸点3.77℃）から
なる、沸点差が約44℃の非共沸混合冷媒を使用し
た場合、その蒸発過程は、第８図のモリエール線
図に示す符号１０，１１に示す如く、まずＲ２２
を多く含んでいる液冷媒が液冷媒が蒸発するた
め、その蒸発温度は低く、次いでＲ１１４を多く
含んでいる液冷媒が徐々に蒸発していくことによ
り、その蒸発温度が上がつていく。

上記の蒸発過程において、低い温度領域１０は
冷凍室用蒸発器４に、高い温度領域１１は冷蔵室
用蒸発器５にそれぞれ用いることにより、冷凍室
には、その温度に適した蒸発温度で冷凍室用蒸発
器４を使用でき、かつ冷蔵室には、その温度に適
した蒸発温度で冷蔵室蒸発器４を使用できるた
め、単一冷媒（例えばR12）を用いる方式のもの
より冷凍効果を向上できる。

なお、第８図のモリエール線図において、符号
６は等温線、７は圧縮領域、８は凝縮領域、９は
減圧領域を示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の冷凍装置では、最適な運転
条件のもとでは、上述する如き効果が得られるか
もしれないが、実際には、外気温度の変化、非共
沸混合冷媒の成分比の変化等の運転条件が変化す
るため、最適運転を維持できる冷凍サイクルとは
ならない。

例えば、上記のような冷凍サイクルにおいて、
運転条件が変化した場合、液冷媒が蒸発器内で全
て蒸発しきれずに圧縮機に戻ると、圧縮機が破損
されるおそれがある。また、逆に液冷媒が蒸器で
完全に蒸発し、大きな加熱蒸気で圧縮機に戻る
と、圧縮機による圧縮性能が低下する可能性があ
り、最適な運転状態を保つことができなくなる問
題があつた。

この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、非共沸混合冷媒の成分比変化
及び外気温度変化等の運転条件が変化しても常に
最適な冷凍サイクルの運転を可能にした冷凍装置
を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る冷凍装置は、凝縮器と減圧装置
間に受液器を設け、この受液器内の圧力及び温度
を検知して非共沸混合冷媒の成分比を算出すると
共に、この成分比と蒸発器出口の圧力及び温度に
基いて圧縮器へ吸入される冷媒の加熱度を算出
し、その加熱度の大きさを減圧装置の開閉度によ
り制御する演算制御手段を備えて成るものであ
る。

〔作用〕

この発明においては、演算制御手段が、非共沸
混合冷媒の成分比及び蒸発器出口の圧力、温度か
ら算出した圧縮機への冷媒の加熱度が最適値とな
るように減圧装置の開閉度を制御することにな
り、これにより運転条件の変化に左右されること
なく冷凍サイクルの最適運転を可能にする。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面について説明す
る。

第１図はこの発明に係る冷凍装置の一実施例を
示すもので、１は圧縮機、２は圧縮機１の吐出側
に接続した凝縮器、１２は凝縮器２の出口側に接
続した受液器、１３は受液器１２の出口側に接続
した開閉度調節が可能な減圧装置、１４は減圧装
置１３を圧縮機１の吸入側間に接続した蒸発器で
あり、これらは配管により直列に接続することで
冷凍サイクルが構成され、そして該冷凍サイクル
例えば高沸点成分R114と沸点成分R22からなる
非共沸混合冷媒が封入されている。

上記受液器１２には、その内部冷媒の飽和圧力
P₁を検知する圧力検知器１５と、その飽和温度
T₁を検知する温度検知器１６がそれぞれ設けら
れており、これら検知器１５，１６の検知信号は
演算制御回路１７に入力される。

また、上記蒸発器１４の出口には、圧縮機へ吸
入される冷媒の圧力P₂を検知する圧力検知器１
８と、温度T₂を検知する温度検知器１９が設け
られており、これら検知器１８，１９の検知信号
は演算制御回路１７に入力される。

上記演算制御回路１７は検知器１５，１６から
の飽和圧力P₁及び飽和温度T₁に基いて非共沸混
合冷媒の成分比ηを算出する機能と、上記冷媒成
分比ηと上記検知器１８，１９からの圧力P₂及
び温度T₂に基いて圧縮機１への吸入冷媒加熱度
Ｓ・Ｈを算出する機能と、この算出された加熱度
が最適値となるように減圧装置１３の開閉度を制
御する機能とを有し、そして、演算制御回路１７
からの制御出力信号は減圧装置１３の開閉度調節
用ドライバ２０に供給されるようになつている。

次に、上記のように構成された本実施例の動作
について説明する。

圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは凝
縮器２により高圧状態で凝縮され、この高圧の液
化冷媒は受液器１２に流入する。受液器１２に流
入した冷媒は、さらに減圧装置１３で減圧された
後、蒸発器１４に入り、その吸熱作用により蒸発
した冷媒ガスは圧縮機１に戻り、サイクルを完結
する。

次に、演算制御回路１７の動作を第２図に示す
フローチヤートに基いて説明する。

上記サイクルにおいて、受液器１２の作用によ
り受液器１２内の冷媒は飽和液となるため、受液
器１２内の圧力P₁、温度T₁はそれぞれ飽和圧力
及び飽和温度となる。

演算制御回路１７の動作が開始されると、ま
ず、ステツプS₁では、それぞれの検知器１５，１
６で検知された受液器１２内の冷媒の飽和圧力
P₁及び飽和温度T₁を演算制御回路１７に取り込
み、この検知圧力P₁および検知温度T₁に基いて
非共沸混合冷媒の成分比η（低沸点成分又は高沸
点成分の重量分率）を(1)式から算出する（ステツ
プS2）。

η＝Ｆ（P₁・T₁） ……(1) 但し、Ｆ：定数 次のステツプS3では、検知器１８，１９で検
知された蒸発器出口の冷媒の圧力P₂及び温度T₂
を演算制御回路１７に取り込み、次のステツプ
S4に移行してηとP₂とにより飽和温度T_Eの算出
を実行する。即ち、演算制御回路１７では、上記
(1)式で算出した成分比ηと圧力P₂に基いて(2)式
を実行することにより、圧力P₂時の非共沸混合
冷媒の飽和温度T_Eを算出する。

T_E＝Ｇ（P₂・η） ……(2) 但し、Ｇ：定数 そして、次のステツプS5において、上記(2)式
から求めたT_Eと、検知器１９で検知した蒸発器
出口の温度T₂を用いて圧縮機１に吸入される非
共沸混合冷媒の加熱度Ｓ・Ｈ（T₂とT_Eとの差）を
算出する。

一般に冷凍サイクルの冷凍能力及びCOP（成績
係数）と圧縮機１の吸入冷媒加熱度Ｓ・Ｈとの間
には、第３図に示す関係があり、ある加熱度で、
冷凍能力及びCOPが最大になる。

従つて、上記(2)式で求めた加熱度が、冷凍サイ
クルの冷凍能力及びCOPが最大になる最適値が
否かをステツプS6で判定する。ここで最適値と
判断されたときは、終了ステツプに移行し、また
最適値でないと判断された場合は、ステツプS7
に移行して減圧装置１３の開閉度変更処理を実行
する。

即ち、演算制御回路１７から制御指令をドライ
バ２０に送出し、ドライバ２０を動作させて減圧
装置１３の開閉度を、加熱度Ｓ・Ｈが最適値にな
るように調節する。

上記の動作を繰返すことにより、運転条件が変
化しても、これに左右されることなく冷凍サイク
ルの最適運転が可能になる。

なお、第４図は冷媒飽和温度と低沸点成分重量
分率ηとの関係を示す特性図であり、また、第５
図は冷媒飽和温度と蒸気中のR22重量分率との関
係を示す特性図である。

第６図はこの発明の冷凍装置の他の実施例を示
す。

同図において、第１図と同一符号は同一部分を
表わし、第１図と異なる点は凝縮器２と受液器１
２との間にキヤピラリ２１を設けたところにあ
る。

キヤピラリ２１を設ける理由は、凝縮器２の出
口冷媒が過冷却により完全な液になつた場合、受
液器１２内の圧力P₁、温度T₁はそれぞれ飽和圧
力、飽和温度とならないのを防止するためであ
り、凝縮器２からの液冷媒をキヤピラリ２１で減
圧することにより受液器１２内には飽和液が流れ
込むことになる。従つて、冷媒が凝縮器２で過冷
却された完全な液であつても受液器１２内の圧力
P₁及び温度T₁はそれぞれ飽和圧力、飽和温度と
なり、第１図と同様に冷凍サイクルの最適運転が
可能になる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、圧縮機の吸
入加熱度が最適な値となるように減圧装置の開閉
度を制御するようにしたものであるから、非共沸
混合冷媒の成分比の変化及び外気温度の変化等に
伴う運転条件が変化しても常に最適な冷凍サイク
ルの運転が可能になると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる冷凍装置の一例を示
す回路図、第２図はこの発明における動作説明用
のフローチヤート、第３図は加熱度と冷凍能力及
びCOPとの関係を示す図、第４図及び第５図は
冷媒飽和温度と成分重量率との関係を示す図、第
６図はこの発明の冷凍装置の他の実施例を示す回
路図、第７図は従来における冷凍装置の回路図、
第８図は非共沸混合冷媒のモリエール線図であ
る。 １……圧縮機、２……凝縮器、１２……受液
器、１３……減圧装置、１４……蒸発器、１５，
１８……圧力検知器、１６，１９……温度検知
器、１７……演算制御回路、２１……キヤピラ
リ。なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次
   接続し、冷媒に低沸点成分と高沸点成分からなる
   非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルにおいて、
   上記凝縮器と上記減圧装置間に受液器を設け、か
   つ上記受液器内の飽和圧力及び飽和温度をそれぞ
   れ検知する検知器を設けると共に、上記蒸発器出
   口の冷媒圧力及び温度をそれぞれ検知する検知器
   を設け、さらに上記検知器で検知した上記受液器
   内の飽和圧力及び飽和温度に基いて非共沸混合冷
   媒の成分比を算出すると共にこの成分比と上記検
   知器で検知した上記蒸発器出口の圧力及び温度に
   基いて圧縮機吸入冷媒の加熱度を算出し、その過
   熱度の大きさを上記減圧装置の開閉度で制御する
   演算制御手段を備えてなる冷凍装置。 ２ 受液器の冷媒入口がキヤピラリを備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷
   凍装置。