JPS60140048A - 非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置 - Google Patents

非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置

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JPS60140048A
JPS60140048A JP24669083A JP24669083A JPS60140048A JP S60140048 A JPS60140048 A JP S60140048A JP 24669083 A JP24669083 A JP 24669083A JP 24669083 A JP24669083 A JP 24669083A JP S60140048 A JPS60140048 A JP S60140048A
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JP
Japan
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heat exchanger
mixed refrigerant
refrigerant
temperature
pressure
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JP24669083A
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English (en)
Inventor
野村 英男
和幸 井口
博史 山田
哲也 星野
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Daikin Kogyo Co Ltd
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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】
(技術分野〕 本発明は非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置、詳しくは圧
縮機、熱源側熱交換器、利用側熱交換器及び膨張機構を
備えた冷媒回路に非共沸混合冷媒を封入し、前記利用側
熱交換器を凝縮器とじて暖房可能とした冷凍装置に関す
る。 (従来波#i] 上記した如く非共沸混合冷媒を封入した冷凍装置は特開
昭57−198968号公報にも記載されずでに知られ
ている。 ところが、上記従来のものは、暖房運転時に蒸発器とし
て作用する熱源側熱交換器において冷媒を一定の圧力で
蒸発させていたために、前記熱源側熱交換器の能力が十
分発揮させられず、装置全体の性能が低下する問題があ
った。 以下、この点を具体的に説明する。 非共沸混合冷媒を、一定圧力で蒸発させていくと、単一
冷媒と異なり蒸発器こ従って液冷媒の組成が変化し、こ
れに伴い蒸発温度が上昇していくのである。(以下、こ
れを温度勾配とい′)c、)この点を@4図モリエル線
で示すと、蒸発器として作用する熱交換器cpXJ示せ
ず】での混合冷媒の蒸発圧力Pは従来一定である力)ら
、前記熱交換器の入口側(イ]での蒸発温度がT+、出
口側(ロ)でのそれが’flより高い温度Twとなり、
入Oaと出口側とで大きな蒸発温度差を生じるのである
。この温度差(ΔT = T* −’L’l )は封入
する混合冷媒の組成によって異なるが1例えば15℃に
も及ぶのである。尚、第4図1点@線で示したものは等
温線である。このため、温度勾配の大きい混合冷媒を用
いると、熱源側熱交換器での最適な蒸発温度域が、外気
温度(標準7°C)とフロスト限界温度(約−6°C)
とにより狭く限定される暖房運転時5こおいては1例え
ば、 ■ 蒸発圧力を高めに設定して、前記熱交換器の人口で
の蒸発温度を高くシ、フロストの問題を回避しようとす
ると、前記熱交換器の出口側では蒸発温度が外気温度よ
り高くなり、該熱交換器が作用できない無効域が増大す
るし、又、■ 逆に、蒸発圧力を低めに設定して前記熱
交換器の出口側における前記無効域を無くそうとすると
、今度は該熱交換器の人口側での蒸発温度がフロスト限
界温度以下となりフロストの問題を生じるのであって、 いずれにしても、前記熱交換器の能力が十分発揮できず
、このため装置全体の能力が低下する問題があったので
ある。 〔発明の目的〕 本発明は暖房運転時に、前記熱源側熱交換器での蒸発圧
力を、出口側に行くに従って低下するように変化させて
やれば、前記熱交換器内での蒸発温度の上昇幅を小さく
できる点に着目して発明したもので、目的は、暖房運転
特において熱源側熱交換器における70ストの問題なら
びに前記無効域の発生の問題を共に解決できるようにし
て。 装置全体の性能を向上させる点にある。 (発明の構成) 而して、本発明の構成は圧縮機、熱源側熱交換器、利用
側熱交換器及び膨張機構を備えた冷媒回路に非共沸混合
冷媒を封入し、前記利用側熱交換器を凝縮器として暖房
可能とした冷凍装置において、暖房運転時蒸発器となる
前記熱源側熱交換器に、該熱交換器を流れる前記混合冷
媒を、該混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減圧手
段を設けて、暖房運転時、前記熱源側熱交換器における
冷媒の蒸発圧力を出口側に向って低下させることにより
、蒸発温度の上昇幅を小さくできるように成したのであ
る。 (実 施 例) 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 ′@1図に示したものは、高沸点冷媒R−22と低沸点
冷媒R−16とを混合した非共沸混合冷媒を封入するヒ
ートポンプ式の冷凍装置である。 図中、(1]は圧縮機、(2)は利用側熱交換器、(6
)は熱源側熱交換器、(4]は膨張機構として作用する
第1キヤピラリーチユーブであり、これら機器は四路切
換弁(5]を介して可逆サイクルを構成する如く接続さ
れている。尚、(6]はアキュムレータである。 而して1以上の始〈構成する冷凍装置において、前記熱
源側熱交換器(3)を、第1熱交換器(31)と第2熱
交換器〔62〕とに分割し、かつ、これら熱交換器(3
1)、(32)を減圧手段メなる第2キヤピラリーチユ
ーブ(7)を介して直列に接続して構成し、このことに
より暖房運転時に、前記混合冷媒の蒸発圧力をこの熱源
側熱交換器
【3】の流通過程で減圧できるように成すの
である。 尚、(8〕は、冷房運転時前記混合冷媒を前記第2キヤ
ピラリーチユーブ〔7〕をバイパスさせて循環させるた
めの逆止弁である。 更に、前記各キャピラリーチューブ(4]l(7]によ
る各減圧量の設定について、第3図のモリエル線図を基
に説明する。 尚第5図中、Tiは7pスト限界温度(例えば−3°C
)、T!は暖房運転時における標準外気温度(例えば7
°C)を示す等温線である。 前記第1熱交換器(31)の入口側にある前記第1キヤ
ピラリーチユーブ(7)の減圧量は、暖房運転時前記熱
交換器(31]の人口での混合冷媒の蒸発温度が前記7
0スト限界温度1より僅73)に高い温度TIとなる圧
力PKに成るように設定する。 又、第1.2熱交換器(31)、(32)間に設ける前
記第2キヤピラリーチユーブ(7〕の減圧量は前記混合
冷媒の温度勾配に対応させて決定するもので、具体的に
は、前記第2熱交換器(32)の人口での蒸発温度が前
記フロスト限界温度TI以上の温度T@で、かつ出口で
の蒸発温度が前記標準外気温度(Tfi)を適当に下回
る温度T・となる圧力P1まで減圧する如く設定すQの
である。 次に以上の如く構成する冷凍装置の作用を説明する。 暖房運転について説明する。前記四路切換弁(5)を第
1図実線で示す如く切換えて暖房サイクルを形成する。 そして、圧縮機(1〕を駆動させると、混合冷媒は実線
矢印で示す1xJ(循環する。この循環による混合冷媒
の状態変化を@1図および第6図のモリエル線図を基に
説明する。 混合冷媒は圧縮機(1〕力)ら圧力Poの高温高圧のガ
スとして吐出されるし)。そして利用側熱交換器(2]
で同一圧力(PO3で凝縮して液冷媒ドア2ル(二)。 更≦こ、前記第1キヤピラリーチユーブ(4]で減圧さ
れて圧力P1の状態となって前記第1熱交換器(61)
に流入する(ホ)。 而して前記混合冷媒は前記第1熱交換器(31)の人口
で70スト限界温度〕より高い温度Tsで蒸発を開始し
、この蒸発に伴い該熱交換器□S 31】の出口側では
蒸発温度がTi4(但しT雪量下)まで上昇するのであ
る(へ〕。そして、この第1熱交換器(31)から流出
した前記混合冷媒は前記第2キヤピラリーチユーブ(7
)で再び減圧されて圧力pgとなるのであり(ト)、こ
のため前記第2熱交換器〔32〕の人口での蒸発温度は
前記第1熱交換器(31)の出口側のそれより低く、し
力)もフロスト限界温度TIより高い温度T1に再び低
下するのである
【ト)。更に、この第2熱交換器(62
)での蒸発に伴い蒸発温度が上昇し、出口側において、
標準外気温度Tsより適当に低い温度T6のガス冷媒と
なって(チ)、前記圧縮機(1]に返送され再び圧縮さ
れるのである。 以上の叩り、前記熱源側熱交換器〔6〕に減圧手段(第
2キヤピラリーチユーブ)(7)を設けた力)ら、前記
熱交換器〔6〕の入口側と出口側との蒸発温度の差、換
言すると蒸発温度の上昇幅が小さくなり、前記蒸発温度
を前記した最適蒸発温度域内とすることができるのであ
って、この結果、前記熱交換器(3]でのフロストを回
避、又は抑制できながら、しかも前記無効域も生じるこ
とがないのである。 更に、上記の如く、前記温度勾配の大きい混合冷媒を使
用しても、前記熱源側熱交換器(3)の能力低下をきた
さないから、冷凍装置に使用する混合冷媒の組成の選択
幅も拡がり、使用状態に則した最適のものが選べるので
ある。 尚、本実施例は、前記四路切換弁(5)を破線で示す如
く切換え、破線矢印で示すサイクルを形成して冷房運転
を行えるものであるが、これは従来と同様であるから説
明を省略する。 次に本発明の第2実施例を第2図に基づいて説明する。 この実施例も第1実施例と同様に非共沸点冷媒を対人し
たヒートポンプ式の冷凍装置である。 第1実施例との相違点は、負荷に応じて、前記混合冷媒
の組成を変えて能力を増減させられるようにしている点
である。具体的には、膨張機構として作用する第3.第
4キヤピラリーチユーブ(41)、(42)の間に気液
分離器(9〕を設ける一方、吸入ガス管(10)に冷媒
貯留用の容器(11)を相互に熱交換可能に付設し、該
容器(11)の一端を前記分離器(9]のガス域に。 他端を吸入ガス管(10)に接続し、これら接続回路に
それぞれ第1.第2開閉弁(12)、(13)を設ける
如く成している。 そして、前記第2開閉弁(13)を閉にし、かつ第1開
閉弁(12)を開にすることにより、前記容器【11】
に前記分離器(9〕力)ら低沸点冷媒の多い混合冷媒を
流入させて、凝縮貯留させられるのである。このことに
より循環する混合冷媒における高沸点冷媒の組成比が大
きくなって能力が低下するのである。 また、前記事1.第2開閉弁(12)、(16〕を前記
したのと逆に開閉操作すると、再び混合冷媒の組成比が
元に戻り能力がアップするのである。 その他の構成は第1実施例と同様であるから、第2図に
第1実施例の構成と同一符号を付して説明を省略する。 尚、上記実施例においては、前記熱源側熱交換器(6)
における蒸発圧力を2ステツプとしたが、前記熱交換器
(3)を3個以上に分割して設け、これら分割した各熱
交換器量器こそれぞれキャピラリーチューブを介装して
ろステップ以上に蒸発圧力を変化させてもよい。 また、上記実施例においては、前記熱源側熱交換器2(
3)に減圧手段としてキャピラリーチューブ(7)を設
けたが、前記熱交換器(3)に設ける混合冷媒流通用の
バスの内径を、適当な減圧勾配が得られるように選定す
ることにより前記減圧手段を構成してもよい。 更に、前記減圧手段の減圧量は、必ずしも暖房運転時に
おける前記熱源側熱交換器(6]の入口での蒸発温度が
前記フロスト限界温度以上となるようにしなくともよい
。 (発明の効果] 以上の如く、本発明は暖房運転時蒸発器となる前記熱源
側熱交換器(3)に、該熱交換器(3]を流れる前記混
合冷媒を、該混合冷媒の温度勾配に対応して減圧する減
圧手段(7)を設けたから、使用する混合冷媒の温度勾
配が大きくとも暖房運転特における熱源側熱交換器(3
)における70ストの問題を回避もしくは抑制できなが
ら。 しかも前記無効域の発生も防止して前記熱交換器(6〕
の能力が有効に利用でき、この結果、装置全体の性能の
向上が計れるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す冷媒回路図、′@2
図は他の実施例を示す冷媒回路図%第6図は第1実施例
の運転状態を説明するための説明図、第4図は従来例を
説明するための説明図である。 (1)・・・圧縮機 (2)・・・利用側熱交換器 (3)・・・熱源側熱交換器 (7)・・・第2キヤピラリーチユーブ(減圧手段] 符閏昭GO−140048(5) エンタノUと0−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 圧縮機〔1)、熱源側熱交換器(3)、利用側
    熱交換器(2)及び膨張機構(4)を備えた冷媒回路に
    非共沸混合冷媒を封入し、前記利用側熱交換器(2〕を
    凝縮器として暖房可能とした冷凍装置において、暖房運
    転時蒸発器となる前記熱源側熱交換器(3)に、該熱交
    換器(5〕を流れる前記混合冷媒を、該混合冷媒の温度
    勾配に対応して減圧する減圧手段(7)を設けたことを
    特徴とする非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置。
JP24669083A 1983-12-27 1983-12-27 非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置 Pending JPS60140048A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10339511A (ja) * 1997-06-09 1998-12-22 Yoriyuki Oguri ヒートポンプ式冷暖房機
JP2010216778A (ja) * 2009-03-19 2010-09-30 Hitachi Appliances Inc 冷凍サイクル装置
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