JPH0745980B2 - 冷凍サイクルの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルの制御
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サイクルは、冷凍サイ
クル内部を循環する冷媒組成を可変することにより能力
制御や性能改善を行なう第４図の如きものが提案されて
いる。

第４図は非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルであり、
図中１は圧縮機、２は凝縮器、３は第１のキャピラリー
チューブ、４は精留塔、５は塔頂冷却器、６は貯溜器、
７は第２のキャピラリーチューブ、８は蒸発器であり、
冷凍サイクル内部には非共沸混合冷媒が封入されてい
る。ここで、圧縮機１、凝縮器２、第１のキャピラリー
チューブ３、第２のキャピラリーチューブ７、蒸発器８
で構成される回路をメインサイクルと称する。

以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下、
その動作を説明する。

まず、冷媒は圧縮機１、凝縮器２、第１のキャピラリー
チューブ３、精留塔４、第２のキャピラリーチューブ
７、蒸発器８と循環し、凝縮器２、で放熱を、蒸発器８
で吸熱を行なう。

サイクル内を循環する冷媒は、第１のキャピラリーチュ
ーブ３を出たとき断熱膨張により気液二相冷媒となって
いる。このうち低沸点成分に富む気相成分は精留塔４内
を上昇し、塔頂冷却器５によって冷却され液化し、貯溜
器６に溜められる。貯溜器６からあふれ出た液は精留塔
４内を流下し、精留塔４内を上昇する冷媒蒸気と接触し
精留効果を高める。

このようにして精留分離を行ない、貯溜器６内には低沸
点成分に富んだ冷媒を貯溜することができる。

上記のような作用で、メインサイクルの冷媒濃度を可変
し、メインサイクルが低沸点成分に富むときには高能力
を得、メインサイクルが高沸点成分に富む時には低能力
を得るように冷凍サイクルを制御するものである。

発明が解決しようとする問題点 上記従来例のようなヒートポンプ装置においては、冷媒
組成の可変は基本的には可能であるが、精留塔４内へ投
入する冷媒蒸気の量を決定するための中間圧（精留塔４
の圧力）を設定する第１のキャピラリーチューブ３、第
２のキャピラリーチューブ７の抵抗値が固定であったた
め、精留分離に必要な冷媒蒸気量を得られないことがあ
った。つまり、中間圧（精留塔４の圧力）が高すぎると
冷媒は第１の絞り装置の出口においても減圧が不足して
気液二相冷媒とならず、精留塔４内で精留作用を行う冷
媒蒸気が得られず、冷媒組成の変化ができず冷凍サイク
ルの能力制御ができないことがあった。

問題点を解決するための手段 精留塔の圧力を決める第１のキャピラリーチューブと第
２のキャピラリーチューブをそれぞれ第１の電動膨張
弁、第２の電動膨張弁とし、第１の電動膨張弁と第２の
電動膨張弁の弁開度を精留塔の圧力検出手段、塔底温度
検出手段、露点温度演算手段、温度比較手段、電動膨張
弁の弁開度演算手段、弁開度出力手段により制御する制
御装置を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、精留塔の圧力検出手段
と露点温度演算手段により精留塔底部の非共沸混合冷媒
の露点温度を求め、塔底温度検出手段によって検出され
た精留塔底部の温度と温度比較手段により比較し、温度
比較手段の出力に応じて電動膨張弁の弁開度演算手段に
より塔底温度が露点温度以下とならないよう第１の電動
膨張弁と第２の電動膨張弁の弁開度を求め、弁開度出力
手段からの出力で第１の電動膨張弁と第２の電動膨張弁
の弁開度を変更することで、精留塔底部では常に精留分
離に必要な冷媒蒸気が確保できる。

実施例 以下本発明の一実施例の冷凍サイクルの制御装置につい
て、図面を参照しながら説明する。

第３図は冷凍サイクルの構成を示すものである。同図に
おいて、１は圧縮機、２は凝縮器、16は第１の電動膨張
弁、４は精留塔、５は塔頂冷却器、６は貯溜器、17は第
２の電動膨張弁、８は蒸発器、９は塔底温度検出手段、
10は圧力検出手段、11は制御装置である。メインサイク
ルは圧縮機１、凝縮器２、第１の電動膨張弁16、精留塔
４の底部、第２の電動膨張弁17、蒸発器８を順次環状に
連結して構成している。また分離サイクルは、精留塔
４、塔頂冷却器５、貯溜器６を環状に連結することによ
り構成されている。

第１図は冷凍サイクルの制御装置11のブロック図であ
る。同図において、10は圧力検出手段、９は温度検出手
段、12は露点温度演算手段、13は温度比較手段、14は電
動膨張弁の弁開度演算手段、15は弁開度出力手段であ
る。

以上の構成からなる冷凍サイクルの精留作用について説
明する。

まず、凝縮器２から出た高圧液冷媒は、第１の電動膨張
弁16にて減圧され、気液二相冷媒となり、精留塔４の下
部に流入する。気液二相冷媒のうちのガス成分は、精留
塔４内を上昇し、塔頂冷却器５で冷却され液化し、貯溜
器６に溜る。貯溜器６からあふれた液は精留塔４上部に
還流して精留塔４内を下降し、上昇ガスと物質、熱交換
して精留作用をし、貯溜器６には低沸点成分に富む冷媒
が貯溜され、精留塔４下部からは高沸点成分に富む冷媒
が第２の電動膨張弁17を通ってメインサイクルへ流入す
る。

次に制御装置11の動作について第２図のフローチャート
を参照しながら説明する。まず、圧力検出手段10により
精留塔４の圧力を検出する。露点温度演算手段12には、
あらかじめ、使用している非共沸混合冷媒の圧力と露点
の温度の関係が設定されており、精留塔４の圧力より、
露点温度を得る。次に塔底温度検出手段９により塔底部
の温度を検出し、温度比較手段13により塔底部の温度と
露点温度を比較する。比較した結果、塔底部の温度が露
点温度以下の場合は、電動膨張弁の弁開度演算手段14に
より第１の電動膨張弁16の弁開度をΔＰパルス減少（抵
抗を大とする）させ、第２の電動膨張弁17の弁開度をΔ
Ｐパルス増加（抵抗を小とする）させる。塔底部の温度
が露点温度より高い場合は、第１の電動膨張弁16、第２
の電動膨張弁17とも弁開度の変更は行なわない。

発明の効果 以上のように本発明は圧縮機、凝縮器、第１の電動膨張
弁、精留塔、第２の電動膨張弁、蒸発器を環状に連結し
た回路に非共沸混合冷媒を封入した冷凍サイクルにおい
て、精留塔の圧力を検出する圧力検出手段と露点温度演
算手段により精留塔底部の非共沸混合冷媒の露点温度を
求め、塔底温度検出手段によって検出された精留塔底部
の温度と温度比較手段により比較し、温度比較手段の出
力に応じて電動膨張弁の弁開度演算手段により第１の電
動膨張弁と第２の電動膨張弁の弁開度を求め、弁開度出
力手段からの出力で第１の電動膨張弁と第２の電動膨張
弁の弁開度を変更する冷凍サイクルの制御装置を設ける
ことで、精留塔の圧力を、精留塔底部で常に精留分離に
必要な冷媒蒸気を得るように制御することができ、確実
な冷媒組成の変化が行なえ、冷凍サイクルの能力制御を
確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施における冷凍サイクルの制御装
置のブロック図、第２図は同冷凍サイクルの制御装置の
フローチャート、第３図は同冷凍サイクル図、第４図は
従来例の冷凍サイクル図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、４……精留塔、５……塔
頂冷却器、６……貯溜器、８……蒸発器、９……塔底温
度検出手段、10……圧力検出手段、12……露点温度演算
出手段、13……温度比較手段、14……電動膨張弁の弁開
度演算手段、15……弁開度出力手段、16……第１の電動
膨張弁、17……第２の電動膨張弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、第１の電動膨張弁、塔頂
   部に冷却器と貯溜器を環状に連結した精留塔、第２の電
   動膨張弁、蒸発器を環状に連結した回路に非共沸混合冷
   媒を封入し、前記精留塔の圧力を検出する圧力検出手段
   と、前記圧力検出手段により検出した圧力により前記精
   留塔底部の前記非共沸混合冷媒の露点温度を求める露点
   温度演算手段と、塔低の温度を検出する温度検出手段
   と、前記温度検出手段によって検出された前記精留塔底
   部の温度と前記露点温度演算手段により演算された温度
   とを比較する温度比較手段と、前記温度比較手段の出力
   に応じて前記第１の電動膨張弁と前記第２の電動膨張弁
   の弁開度を演算する弁開度演算手段と、前記弁開度演算
   手段からの信号に基づいて前記第１の電動膨張弁と前記
   第２の電動膨張弁の弁開度を変更する信号を出力する弁
   開度出力手段とを有する冷凍サイクルの制御装置。