JPH08166172A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH08166172A
JPH08166172A JP31081994A JP31081994A JPH08166172A JP H08166172 A JPH08166172 A JP H08166172A JP 31081994 A JP31081994 A JP 31081994A JP 31081994 A JP31081994 A JP 31081994A JP H08166172 A JPH08166172 A JP H08166172A
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JP
Japan
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refrigerant
condenser
heat exchange
compressor
evaporator
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Application number
JP31081994A
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English (en)
Inventor
Hirokuni Tamai
浩邦 玉井
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00Subcoolers, desuperheaters or superheaters

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、非共沸混合冷媒を用いた冷凍装
置に関して、受液器までに非共沸混合冷媒を確実に凝縮
することで、冷凍能力を向上させることを目的とする。 【構成】 圧縮機1と、凝縮器4と、受液器5と、減圧
器7と、蒸発器8と、凝縮器4から受液器5に流れる冷
媒と蒸発器8から圧縮機1に流れる冷媒とを熱交換させ
る熱交換部10を備えた冷凍装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、非共沸混合冷媒を用
いた冷凍装置において、非共沸混合冷媒を確実に液化す
ること及び凝縮圧力を低下させることを目的とする冷凍
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の冷媒には、ジクロロジフルオロメ
タン(以下R−12という)や、共沸混合冷媒のR−1
2と1,1−ジフロオロエタンとからなるR−500を
用いていた。R−12の沸点は大気圧で−29.65℃
で、R−500の沸点は−33.45℃であり、通常の
冷凍装置には好適であった。
【0003】しかしながら、上記の各冷媒は、その高い
オゾン破壊の潜在性により、大気中に放出されて地球上
空のオゾン層に到達すると、オゾン層を破壊する。この
オゾン層の破壊は冷媒中の塩素基により引き起こされ
る。そこでこれらの代替冷媒としては、塩素基の含有量
の少ない冷媒や塩素基を含まない冷媒、又はこれらの混
合物が考えられている。塩素基の含有量の少ない冷媒と
しては、例えばクロロジフルオロメタン(HCFC−2
2、以下R22という)、2−クロロ−1,1,1,2
−テトラフルオロエタン(HCFC−124、以下R1
24という)があり、塩素基を含まない冷媒としては、
例えばジフルオロメタン(HFC−32、以下R32と
いう)、ペンタフルオロエタン(HFC−125、以下
R125という)、1,1−ジフルオロエタン(HFC
−152a、以下R152aという)や1,1,1,2
−テトラフルオロエタン(HFC−134a、以下R1
34aという)がある。このR22の沸点は大気圧で−
40.82℃で、R124の沸点は−12.03℃で、
R32の沸点は、−51.7℃で、R125の沸点は−
48.5℃で、R152aの沸点は−52.0℃で、R
134aの沸点は−26.5℃である。
【0004】そしてこれらの混合冷媒としては、例えば
R32とR125とR134aを20:40:40で混
合したR407Aや、R32とR125とR134aを
10:70:20で混合したR407B、あるいはR2
2とR124とR152aを52:33:15で混合し
たR401Aがある。R407A、R407B及びR4
01Aは非共沸混合冷媒であり、R407Aの沸点は大
気中で−45.4℃、露点は−38.8℃であり、R4
07Bの沸点は−47.4℃、露点は−42.8℃であ
り、R401Aの沸点は−33.1℃、露点は−26.
6℃である。
【0005】これら非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置と
して、例えば特公平5−45867号公報がある。これ
は、圧縮機と凝縮器と電気式膨張弁と蒸発器で冷却サイ
クルを構成し、圧縮機の吸込冷媒と高圧液冷媒との間で
熱交換を行う熱交換器を追加している。そして圧縮機で
圧縮された高温高圧の冷媒を凝縮器で液化し、高圧液冷
媒を熱交換器で過冷却して蒸発器に送る。蒸発器には低
温の液冷媒が通過し、外気と熱交換されて外気を冷却す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単一冷
媒及び共沸混合冷媒は潜熱変化域で温度勾配がないた
め、凝縮器の出口側の冷媒温度と外気温度との差が十分
確保できるので、凝縮器における外気との熱交換だけで
凝縮できるが、非共沸混合冷媒は沸点と露点が異なり潜
熱変化域で温度勾配があるため、凝縮器の出口側の冷媒
温度と外気温度との差が十分確保できないので、凝縮器
における外気との熱交換だけでは非共沸混合冷媒があま
り冷やされなかった。そのため単一冷媒を使用する場合
よりも凝縮圧力が高くなり、凝縮器及び圧縮機の吐出口
側の圧力が高くなる。つまり圧縮機の吐出圧力が高くな
るため体積効率が低くなり、圧縮機の能力が低下する。
このため冷凍装置全体の成績効率が悪くなっていた。
【0007】また、沸点の低い冷媒は液化しにくいた
め、液化した非共沸混合冷媒の組成比と設定時の非共沸
混合冷媒の組成比と異なることがあった。そのため設定
時と異なる組成比の液冷媒が蒸発器を通過すると、非共
沸混合冷媒の沸点及び露点が異なってしまい、確実な冷
凍装置の温度制御を行うことができなかった。
【0008】したがってこの発明は、非共沸混合冷媒を
確実に液化することによって、効率よく冷凍運転するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧
縮機によって圧縮された前記冷媒を外気によって凝縮す
る凝縮器と、前記凝縮器からの前記冷媒を貯留する受液
器と、前記受液器からの前記冷媒を減圧する減圧器と、
前記減圧器からの前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え
た冷凍装置において、前記凝縮器から前記受液器に流れ
る前記冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機に流れる前記冷
媒とを熱交換する熱交換部を設けた冷凍装置である。
【0010】また請求項2の発明は、冷媒を圧縮する圧
縮機と、前記圧縮機によって圧縮された前記冷媒を外気
によって凝縮する凝縮器と、前記凝縮器からの前記冷媒
を貯留する受液器と、前記受液器からの前記冷媒を減圧
する減圧器と、前記減圧器からの前記冷媒を蒸発させる
蒸発器とを備えた凍装置において、前記受液器内の前記
冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機に流れる前記冷媒とを
熱交換する熱交換部を設けた冷凍装置である。
【0011】また請求項3の発明は、前記冷媒が非共沸
混合冷媒である請求項1記載または請求項2記載の冷凍
装置である。
【0012】
【作用】請求項1の冷凍装置は、蒸発器の出口側の配管
と、凝縮器と受液器の間の配管とを熱交換させるように
している。そして蒸発器の出口側の配管内を外気よりも
低温の冷媒が流れ、凝縮器と受液器の間の配管内の高温
の冷媒を冷却する。
【0013】請求項2の冷凍装置は、蒸発器の出口側の
配管を受液器の周辺に配設している。そして蒸発器の出
口側の配管内を外気より低温の冷媒が流れ、受液器の周
りを循環して受液器を冷却する。そして受液器内のガス
冷媒は冷却され、液化される。
【0014】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説
明する。図1はこの発明の冷凍回路図である。この冷凍
回路の冷媒には、非共沸混合冷媒を用いる。この非共沸
混合冷媒には特に低温用冷凍機用として例えばR32と
R125とR134aを23:25:52の割合で混合
したR407Cがあり、このものを用いた。1は非共沸
冷媒を圧縮する圧縮機であり、吸込口2からガス冷媒を
吸込んで、吐出口3より吐出する。4は凝縮器であり、
ガス冷媒が通過するチューブにファン4aによって外気
を送っている。ここでガス冷媒は、凝縮器4を通過する
間に外気によって冷やされ、凝縮する。5は受液器であ
り、内部に液冷媒を蓄えている。受液器5は冷媒入口を
上部に、冷媒出口を下部に形成しており、冷媒出口から
は液冷媒のみを出している。6は内部に乾燥剤を充填し
たドライヤであり、液冷媒の水分を除去する。7はキャ
ピラリーチューブであり、ドライヤ6で水分を除去した
液冷媒を減圧している。8は蒸発器であり、液冷媒が外
気の熱を吸収することで冷却作用をしている。9はアキ
ュムレータであり、蒸発器8で蒸発しきれなかった液冷
媒を貯留して、ガス冷媒だけを圧縮機1に戻す。
【0015】10は第1熱交換部であり、11は第2熱
交換部である。図2は第1熱交換部10及び第2熱交換
部11の斜視図である。第1熱交換部10は凝縮器4と
受液器5の間の配管12に蒸発器8の出口側のサクショ
ン配管13を添わせて固着しており、第2熱交換部11
はドライヤ6とキャピラリーチューブ7の間の配管14
にサクション配管13を添わせて固着している。なお、
この第1熱交換部10の構成は、配管12とサクション
配管13の非共沸混合冷媒が熱交換できる構成であれば
よく、実施例に限定するものではない。また、この発明
の特徴である熱交換部は、第1熱交換部10である。
【0016】次に、この冷凍回路の動作を説明する。圧
縮機1は、吸込口2より吸込んだガス冷媒を圧縮して吐
出口3より吐出する。この非共沸混合冷媒は高温高圧の
ガス冷媒である。圧縮機1で圧縮された非共沸混合冷媒
は、凝縮器4で外気によって冷やされて凝縮する。非共
沸混合冷媒は沸点と露点が異なるため、潜熱変化域で温
度勾配を生じる。そのため凝縮器4での外気による冷却
ではあまり冷やされず、非共沸混合冷媒の一部で特に露
点の低い冷媒が液化されずにガス冷媒のままで存在す
る。また、露点の高い冷媒は液化しやすく、露点の低い
冷媒は液化しにくいため、液冷媒には露点の高い冷媒が
多く、ガス冷媒には露点の低い冷媒が多くなる。この液
冷媒とガス冷媒が混合した非共沸混合冷媒は、第1熱交
換部10を通過する。第1熱交換部10のサクション配
管13の非共沸混合冷媒は外気より低温であるため、凝
縮器4からの非共沸混合冷媒を冷却する。このときガス
冷媒が凝縮するので、液冷媒の組成比が設定時の値に近
くなる。さらに液化する冷媒の量が増えるため、圧縮機
1の吐出口3側及び凝縮器4の圧力が下がり、圧縮機1
の吐出圧力も低下する。このため体積効果が大きくなっ
て圧縮機1の能力が向上し、冷凍回路全体の成績係数が
よくなる。
【0017】非共沸混合冷媒は受液器5で一時的に貯留
され、ガス冷媒は保留され液冷媒のみがドライヤ6に送
られる。ドライヤ6で水分を取り除いた後、液冷媒は第
2熱交換部11に送られる。第2熱交換部11では、サ
クション配管13内の非共沸混合冷媒によって液冷媒が
過冷却される。第2熱交換部11で冷却された液冷媒
は、キャピラリーチューブ7で減圧されて蒸発しやすく
なる。蒸発器8では液冷媒が外気と熱交換して、外気を
冷やす。このとき蒸発器8の液冷媒は外部の熱を吸収し
てガス冷媒になるが、温度は外気よりも低温である。蒸
発器8を通過した非共沸混合冷媒は、サクション配管1
3内を通って第1熱交換部10及び第2熱交換部11を
通過する。この非共沸混合冷媒には液冷媒が残っている
が、第1熱交換部10及び第2熱交換部11で熱交換を
行うことで、残った液冷媒を蒸発させている。アキュム
レータ9ではガス冷媒だけを圧縮機1に送り、液冷媒を
貯留する。
【0018】図2は第1熱交換部10の他の実施例(請
求項2に記載の実施例)である。これは、受液器5の周
辺にサクション配管13を螺旋状に配設している。この
ときサクション配管13内の低温の非共沸混合冷媒によ
って、受液器5が冷やされる。そのため、受液器5内に
保留されているガス冷媒が凝縮する。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、凝縮器と受液器の間
の冷媒を圧縮機に吸込まれる冷媒で冷却するので、圧縮
機の吐出口側の圧力が下がる。そのため圧縮機の吐出圧
力が低下し、体積効率が大きくなり、圧縮機の能力が向
上する。したがって冷凍装置の成績係数がよくなる。ま
た、凝縮器で液化しきれなかったガス冷媒を外気よりも
低い温度で冷却して液化させるので、液冷媒の組成比も
設定値と変わらず、確実な温度制御を行うことができ
る。さらに、蒸発器で蒸発しきれなかった冷媒の蒸発を
促進することができ、冷凍サイクルを効率よく循環する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 冷凍回路図。
【図2】 熱交換部の斜視図。
【図3】 他の熱交換部の斜視図。
【符号の説明】
1 圧縮機 4 凝縮器 5 受液器 7 キャピラリーチューブ 8 蒸発器 10 第1熱交換器 13 サクション配管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機に
    よって圧縮された前記冷媒を外気によって凝縮する凝縮
    器と、前記凝縮器からの前記冷媒を貯留する受液器と、
    前記受液器からの前記冷媒を減圧する減圧器と、前記減
    圧器からの前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍
    装置において、前記凝縮器から前記受液器に流れる前記
    冷媒と前記蒸発器から前記圧縮機に流れる前記冷媒とを
    熱交換する熱交換部を設けたことを特徴とする冷凍装
    置。
  2. 【請求項2】 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機に
    よって圧縮された前記冷媒を外気によって凝縮する凝縮
    器と、前記凝縮器からの前記冷媒を貯留する受液器と、
    前記受液器からの前記冷媒を減圧する減圧器と、前記減
    圧器からの前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた凍装
    置において、前記受液器内の前記冷媒と前記蒸発器から
    前記圧縮機に流れる前記冷媒とを熱交換する熱交換部を
    設けたことを特徴とする冷凍装置。
  3. 【請求項3】 前記冷媒は非共沸混合冷媒であることを
    特徴とする請求項1記載または請求項2記載の冷凍装
    置。
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