JPS6186537A - 混合冷媒を用いた冷凍装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は混合冷媒を用いた冷凍装置１．＋Ｙしくは、圧
縮機、収縮器として作用する凸源仰１熱交換器、膨張機
構及び蒸発器として作用する利用側熱交換器を順次接続
した冷媒回路に非共沸の混合冷媒を封入した冷凍装置に
関する。

（従　　来　　技　　術　　） 従来、ｌｉ’ｌ記冷凍装置きして、例えば特開昭５７−
１０８９８８号公報に示される如く、＋’：Ｉｉ卯点冷
媒色点冷媒冷媒とから成るＪｌノ（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”［２）房時に
前記高・低沸点冷媒の１１成比を変えてＷＵ環させるこ
とにより、冷暖房時の能力□調整を行なう如くしたもの
が知られている。

即ち、第３図に示す如く、圧１６１！（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（伯えた冷媒回路を形成し、０；Ｉ２両熱交換
器（３）（４）間に２つの第１及び第２膨張機＋７１ｔ
（５）（Ｅ３）を接続すると共に、該各膨張（戊措（５
）（６）間に気液分ゾｄｉ　２：＋　（７）を介装させ
る一方、前記利用側熱交換２に（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１１１１記気液分離ａ：：Ｃ７）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１１８　（：’Ｕ　（１）
から吐出されて熱σ；ミ側熱交換器（３）から流出それ
る１１シ合冷媒か、＋ｌｉｉ記気液分離器（７）におい
て気液分子［され、つまり低沸点冷媒を多く含む液冷媒
と分子、Ｉｉされ、この液冷媒が利用側Ｑ交換２１ｉ　
（４）にまたガス冷媒が１１；ｆ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＋ｌｉｉ記利川側熱用（
５キ器（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）に至ったガス冷媒は前記低ｌ見冷媒
と熱交換されて逐次液化され、前記タンク（８）内に貯
留されて、つまり低沸点冷媒を多く含む冷媒が＋ｌｉｊ
記タンク（８）に」】次貯留され、高沸−１，（冷媒を
多く含む冷媒によって冷房運転が行なわれるのである。

また暖ＩＪ辻転時は、圧わ１１機（１）から吐出されて
利用側執交換：侶（４）から流出されるｒＱ合冷媒か、
前記冷ＩＪ　、＆　Ｖ：時と同様に気液分νコ；：：＋
　＜　７　）において気ｌα分な１され、こ＼て分離さ
れた低沸１１℃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１核タンク（８）に
は、圧縮機（１）からの高ｊ！ＩＪ冷媒が通過されるた
め、１ｌｉｉ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（氏ｌ弗点冷媒のタンク（８）内
への貯留が行なわれないのであり、従って高沸点冷媒に
対する低沸点冷媒の組成比大の混合冷専によって能力人
の暖房運転が行なわれるのである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、前記のごとき冷暖房装置では、冷φ暖房運転
時に高・低沸点冷媒のＲ，１１成比を変えることにより
、冷房及び暖の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１．７に、例え外気ｌ晶変化
な七により負Ｇ７変動が生しても、この負侑皮動に応し
て能力を調整することができない問題があった。

しかして、本発明の目的は前記冷媒回路に接続する前記
冷媒タンクの接わＬ関係を工夫して、該タンク内に、冷
媒回路に封入した４４合冷媒のｆ１＋１成比に対して高
沸点冷媒をより多く含む液冷媒をロ゛ト留制御できるよ
うにすることによって、冷房φ暖房なとの１）；１記名
運転時において各々、冷媒回路を循！：１する混合冷媒
のｉｌｌｌｌ成度更できるようにし、もって、各運転時
において能力制御なとを行えるようにする点にある。

（問題点を解決するための手段） しかして、本発明のＩｌ′４成を第１図に基づいて説明
すると、ＩＩＩｉ　機（１）　、　ｈ　＋７ｉｊ器とし
て作用する熱ｌ！Ａ側熱交１カ：：：ｆ　’（ゝ＆、−
）　、ＩＥ膨張番；１構（６）及び蒸発２１ｉ　、！：
　して作用する利用ｆｌｌｌｌ　ｆへ交換器（４）を順
次接を克した冷媒回路に一１１共沸の６４合冷媒を封入
した冷凍装置において、ｌｌ’ｌ記彰張機構（６）の入
［−１側冷ｋｕ配管に弁装置（！０）を介して、液冷媒
をＩｌｉ留する冷媒タンク（１１）をＩｉ続するとノ（
に、該タンク（１１）のガス域をｌ減圧機＋ｆ４　（１
２）を介して前記冷媒回路における低圧側配管に接続す
る一方、前記タンク（１１）内の冷媒を気液分子１状態
に制御する制御手段を設けたのである。第１図に示した
ものは、前記制御手段として、Ｄｉ＋記タンク（１１）
に流入する冷媒を中間１Ｆに成用する制御用の膨張機構
（５）と、１）ＩＩ記圧縮＋ｉ！（１）から１ｌｉｉ記
熱源側熱交模ｉｉ）　（３）に至るカス管を流・勇する
吐出ガスの熱を利用して前記タンク（１１）を加熱する
加熱手段とを設けているが、前記加ｇ手段と前記制御用
の膨張１１４Ｍ　（５）とのいづれか一方でもよい。ま
た、第１図のものは、制御用及び」−膨１工機構（５）
（ｔ３）の間の中間圧液冷媒を前記冷媒タンク（１１）
に導入するようにしているが、１該タンク（１１）に古
人する冷媒はＩ］ｉ＋記圧ｔ；１１痕（１）の吸入圧よ
りも高いものであればよい。

（作　　　　用　　） 前記冷媒タンク（１１）の入１１側に設けたｌ）す２弁
装置（１０）を閉鎖することにより、１１：Ｉ記タンク
（１１）への冷媒の流入がｆｕｌｌ　１１される一方、
該タンク（１１）は＋］ｉノ記ｊ、上月」０文描（１２
）を介して低圧側配管に連通しているのでこのタンク（
１１）内の液冷媒は全て放出され、前記タンク（１１）
内の液冷媒１１′ｉ留：１１は零になる。また、前記弁
）２置（１０）を開放して、前記タンク（１１）に吸入
ｎ；より高圧の冷媒を導入すると、この冷媒は、前記制
御手段により、具体的には＋ｌｉｉ記制御用の膨張（次
＋ｉ、＋　（５）で減圧され、また、ｌ１ｉｉ記加熱手
段で加ｊ１１されることにより気液分ｉ′Ｈ；［状態に
なり、低沸・、″（冷媒をより多く含む（以下低沸点冷
媒’Ｊ　ノチ七いう）ガス冷媒と高沸点冷媒をより多く
含む（以下低沸点冷媒り、チという）液冷媒とに分離し
、史に、前記ガス冷媒のみが低圧側配管に流出するので
、ｌ１ｉｉ記タンク（１１）には高ｊ；Ｑシ点冷媒りｌ
チの液冷媒か貯留されるのである。このχ１１１宋、冷
媒回路を循環する冷媒のｉｌｌ成比威圧前記タンク（１
１）に貯留する液冷媒を零にした場合に比して、低沸Ｉ
！、冒令媒り、チ側に変化させることかできるのである
。

すなわち、＋ｌｉｊ記弁装量弁装置）の開閉操作により
、冷媒回路を循環する冷媒のイ１【威圧を変更できるの
である。

（実　　施　　例　　） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示したものは、用縮Ｉ：！１（１）、熱源側側
ハ交換器（３）、制御用膨張１３（ｉ、１として作用す
る第１膨張機溝（５）、土嚢Ｉ［し打ヱ（；、１として
作用する第２膨張機＋Ｒ（６）　、刊用側熱交段２：＋
　（４）を順次接続して冷媒回路を形成すると共に、こ
の冷媒回路に高沸点冷媒（例えばＲ１１４）と低沸点冷
媒（例えばＲ２２）との非共沸混合冷媒をＬ１人した冷
凍装置である。尚、図中（９）はアキュムレータである
。

以上のごとく構成する冷凍装置において、ｔＦ＋記第１
膨張機＋ｉ、？　（５）と第２膨張様構（６）との間の
冷媒量７Ｉ・に、２方弁から成る弁装置（１０）を介し
て中空容器から成る冷媒タンク（１１）を接続するとＪ
ｌ、に、 ６タンク（１１）の」一部ガス域と、前記利用（１１１
１ＩＩ交ｊ９：ζ’、：　（４）七用瓶１機（１）との
間の低圧ガス管とをキャピラリーチューブから成る減圧
Ｃ！　横（１２）を介して接続するのであり、史に、１
）１１記ＩＴ縮桟（１）と熱隙側熱交換２：：（３）と
の間のガス管に、１１１出ガスの一部を側路させて前記
冷媒量／り（１１）にη人される冷媒を加りハするごト
＜　ｒ、ｉ　ｔ　ｆｌ！！Ｉ　Ｗ３　管（１３）を接続
シテ、１１１１記タンク（１１）を加熱する加熱ト段（
ト■）を設けるのである。

尚、前記０１（１路管（１３）には２方弁から成る開閉
弁（１４）を介装し、該弁（１４）により１１１１記り
／り（１１）の加４Ｂ　１．１を調節する如く成してい
る。

１−記＋７．１成においては、前記夕／、り（１１）内
の冷媒を気、桟分＞ｉｌＥ状＠にする制御手段として前
記第１膨張（：ｌ！措（５）と１）；ｊ記加ハト段（Ｉ
Ｉ　）とを用いるのであって、第１し張Ｃ１ｔ　＋ｉ！
　（５）により前記ｇｌ力；−側熱交換器（３）の出口
（１１１１の過冷却状態の液冷媒を中間［Ｆに威圧する
こと、及び、前記過ｉ”−１１手段（１１）で＋ｌｉＪ
記タンク（１１）にＪ、７人された冷媒を加熱すること
により、このタンク（１１）に導入された冷媒を適度な
気ｌ［２分、＋１状態とし、該冷媒を前記タンク（１１
）内で低沸点冷媒リッチのガス冷媒と、高沸点冷媒リン
チの液冷媒とに公比；［できるようにしているのである
。

尚、ｎ’＋記冷媒回路に封入する混合冷媒の組成比は第
２図に示すごと＜（Ｘｉ）としている。

次に、以上のごと＜　＋１１ｉ成する冷凍装置口：の作
用を第１図、及び、第２図にノ＾づいて説明する。

＋ｌｉｆ記冷凍装置は冷凍能力の小さい基べ（（１ヒカ
運転と、冷凍能力を１１１１記）Ｊ：、　Ｍｌ、能力運
転より増大させる６ｅカニＩ＋制御運転とをイテえるの
である。

ます、能力を小とする１）；Ｉ記ノλ阜能力運転の場合
を説明する。

この場合は、１ｌｉｆ記弁装置（１０）、及び１１；Ｉ
２加熱Ｆ段（■］）の開閉弁（１４）を共に閉ｆｆｉ’
ｉ　Ｌ、ておくのである。

う）＜シて、１１；１記１１を１機（１）を諺く動させ
ると、ン令媒は月豹自１：２　（１）から第２図（ＡＩ
）て、１りす高月ｆｊスの状態て吐出され、 轡　前記ｊｌｔ〆１１；１．（ｌｌｌＩ執交換話（３）
て凝わ１−１シて高圧液冷媒（第２図Δ２）となり、次
に、 １１；１記第１膨’＆　１１　ｔＭ　（５）　でへ用さ
れてｉＨＭ冷１ｊＪ　（７）；）１４か気化して中間月
の気戚分ｉ’：ｆｔ　＃ノ：ＩＥの冷’ＪＪ（Ａ３）、
！：なり、史に、 ・　＋ｌｉｉ記第２膨張槻ｔ：、Ｓ（６）て越圧されて
低圧の冷Ｉｔ（Ａ４）となり、そして、 ・　＋ｉｉｉ　、ｌＬ！利用側熱交（４器（４）で水穴
し、低圧のガス冷媒（Ａ５）となり、 かくして＋ＩＴび前記圧縮機（１）にζ流するのである
。

以１−の冷媒の閉口過程において、ｌ１ｉｊ記弁製置（
１０）が閉夕１”１されているから、ｉｌ’＋記冷媒タ
ンク（１１）には冷媒が流入することがない一方、該り
／り（１１）は低圧ガス管に１１；１記絨りに機？、’
、ｔ　（１２）を介して連通しているので、たとえ１１
；ｉ記タンク（１１）内に液玲妓か留まっていても１１
：１記カス管側に吸入され、前記タンク（１１）の冷媒
（ｌｉ’留１１１は右となるのである。従ってＮ　ｌ！
’Ｉ記玲媒回冷媒を循環する７１〜合冷媒の１１１１戊
比は当初の（Ｘｌ）のままとなっているのである。

次に冷凍能力を増大させる能力制御運転のｉｊ５合を１
、・文明する。

この場合は１１；１記弁装置（１０）及び１１；■記１
３１閉弁（１４）を開放して運転を行うのである。

そうすると、前記第１膨張機横（５）を通ｖした気液分
離状ｊｒＪの冷媒（八３）か前記弁装置（１０）を介し
て１１；ｉ記冷媒タンク（１１）に流入する。

φ　更に、この冷媒（Ａ３）はｔｌＫＩ記加熱手段（Ｈ
）を流通する吐出ガスにより加熱され（Ｂｌ）の状態と
なる。

Φ　この冷媒（Ｂ１）はｔｌｉｉ記タンク（１１）内で
気液分離され、低を弗点冷媒リッチ（組成比Ｘ３）のガ
ス冷媒（Ｂ２）と高沸点冷媒リッチ（ｔｌｌ成比威圧４
　）のｉｔ＆　ｉ９媒（Ｂ３）とに分ジー［する。

・　ぞして、ｉｌ＋記高沸点冷媒り、チの液冷媒（Ｂ３
）か１１１１記タンク（１１）内に１１ｉ’留される一
方、１１；１記低沸点冷媒リノ千のガス冷媒（Ｂ２）は
１）１ｊ記絨圧機溝（１２）を介してＩ）１１記低圧ガ
ス管に流出し、＋ｌｉｉ記冷媒回路内にぶ流するのであ
る。

以」−のごと＜　、１）ｉｉ記冷媒タンク（１１）に、
当初の１１９合冷媒（組成比Ｘｉ）より高沸点冷媒のｆ
、１１成比が高い冷媒（組成比Ｘ４）が！ｌ’ｉ’留さ
れるので、前記冷媒回路には、＝憑１初に比べると、換
右すると１）Ｘ１記ノ、（イを能力運転時に循環する混
合冷媒（１１１成比Ｘｉ）に比へると低沸点冷媒の組成
比の高いｌ１９合冷媒（）１１成比Ｘ２）か循環するの
である。従って、＋ｌｉｉ記Ｊ１１．準１１ヒカ運転時
に比して冷凍能力を１：す人てきるのである。

尚、１１；１記第１膨（蚕殴Ｇ、？　（５）のｔ２（川
：２）及び前記加熱１段（Ｈ）による加タハ：、１をＪ
ｌ　掩することにより、＋ｌｉｉ記１θ媒タンク（１１
）に町゛留する液冷媒の１■成比を調節することができ
る。

また、ヒ記実施例は冷房・「Ｉ用の冷凍１５置について
説明したが、本発明は暖房４．ＩＩ用、冷暖両用のヒー
トボ／プ形、史には、給湯運転をも行えるようにした冷
凍装置にも適用できるものである。

そして、各々の場合における冷凍能力の切換えは、次の
如く行なうのである。

■　冷１／７３転を行うものにあっては、負Ｃ；ｊの大
小によって前記冷凍能力の選択を行なうのであって、過
負荷時には、前記冷媒タンク（１１）の貯留液冷媒量を
省にして、冷凍能力の小さい前記ノ、（ｌｑ能力運転を
行うのであり、過負４７１時以外は１）１１記冷媒タン
ク（１１）に高沸点冷媒リッチの液冷媒を貯留して冷凍
能力の増大を図る前記能力制ｆｌ’ＬｌｉＩ転を行うご
とくするのである。

■　また、暖房運転を行うものにあっては、１１’ｌ記
冷房運転の場合と逆に、負６；■が小さくなって、高圧
が上’ｙ＋１シた時に冷凍能力を絨少させるへ＜　＋ｌ
ｉｉ記）１ζ）９゛能力運転を１ｒい、その他の時は冷
凍能力の人きい１］；ｊ泥化力制御運転を行うのである
。

■　史に、給湯」更；・ｉを１１″うちのにあっては、
１］ｉｉ記暖１ノｊ連く・ムの場合と同様に能力切換え
を？Ｊうのであるか、この給ｉｌｌ運転にあっては、供
給する温水ｌ晶１隻に応して１：１暫ｊ、＾ｌｕを供給
する場合は、Ｉｌｌ　ｌ；Ｌ！冷媒回路内を循環するＩ
’ｌ１合玲す１１の組成か１１’５　ｒ弗点冷媒り。

チになる１ｒｌＪ記ノ１いり一能力運転を行い、低ｒＡ
Ａ昌を供給する１ｕ合には逆に循０冷媒のｉｌ１成が低
沸点冷ＩＪｔ　リッチとなる１）；１記能力制御運１ム
に切１？えるようにしてもよいのである。

■　また、給湯運転と、冷房、暖房迂（ｊｉとが行える
ものにあっては、給湯運転時に高温湯が得られるように
高沸点冷媒リッチの冷媒を冷媒回路に循環させる前記）
、（準能力運転を行い、冷房、Ｕ房運・）ｒ時には冷凍
能力の大きい前記能力制ｇｌＩ辻転を行うごとくするの
である。

（他の実施例） 第１図に小した前記実施例における１１１ｊ記第１膨Ｉ
；Ｉ；　ｉ次＋ｉ、＞　（５）または前記加熱手段（Ｈ
）のいずれか一方を省略してもよ＜、砦は、１ＩｉＪ記
冷媒タンク（１１）内の冷媒を気液ｌｒ雌伏態とする制
御手段を設けておけばよいのである。

また、第１図のものは、＋ｉｉｉ記冷媒タンク（１１）
のガス域と１１１１記利用側熱交換２：；　（４）の出
口側の低圧ガス管とを連通したが、前記ガス域を前記熱
交換：＋：ｒ　ｃ　４　）の人ｒＺ］　（ｔｉｌｌの低
圧液管に連通させてもよい。要は１ｌｉｉ記ガス域を低
圧１Ｉｔｑ配管に減圧（、；ｔ１１４を介して１＆続す
ればよいのである。

更に、前記成用手段（１２）を設け、る回路（１２ａ）
に１１１ｊ記冷媒タンク（１１）から冷媒が低圧側配管
に流出するのをＦＪＩ　ＩＥする開閉弁（図示せず）を
設けてもよく、かくすると、前記能力制御運転時に、前
記冷媒タンク（１１）に所定量の液冷媒が貯留されると
、１）；Ｉ配弁装置（１０）　、＋ｌｉｉ記開閉弁開閉
弁に閉鎖して前記タンク（１１）の冷媒を閉じ込めるこ
とができるのである。そして、こうすることにより、＋
ｌｉｉ記能力制能力制御運転時ロスを少なく出来るので
ある。

（発明の効果　） 以上のごとく、本発明はｉｌ：ｉ記膨張機構（６）の入
口側冷媒配管に弁装置（１０）を介して冷媒を旧情する
冷媒タンク（１１）を接続するとノ（に、１該タンク（
１１）のガス域を減圧１１横（１２）を介して前記冷媒
回路における低圧側配管に接続する一方、１ｌｉｉ記ク
ツク（１１）内の冷媒を気液分離状態に制御側る制御丁
９段を設けたから、冷房、暖房、給湯の各運転時におい
ても、それぞれ、前記タンク（１１）に高沸点冷媒リッ
チの液冷媒の貯留：１髪をＺ！−または所望の量に副油
することにより、冷媒回路に循環する４髪合冷媒のｉｌ
ｌ成比威圧更することかでき、この結果、各運転におい
てそれぞれ負６；Ｉに応して冷凍能力を斐四でき、また
、給湯運転にあっては、供給できる湯ｌＡ＾の７Ａλ度
範囲を拡大することもてきるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の冷媒回路図、第２図は同実施
例の辻転状−ごを説明する説明図、第３図は従来例を示
す冷媒回路図である。 （１）・・・・・［ＩＥ　Ａ１１ｊ　１本（３）・・・
・・熟僚側熱交換器 （４）・・・・・利用側ｆＡ交換器 （６）・・・・・膨張機＋：ｉ　（第２膨張機ｆｉ−ｔ
　）（１０）・・・・弁装置 （１１）・・・・・冷媒タンク （１２）・・・・・ｊ上圧機（１が 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）圧縮機（１）、凝縮器として作用する熱源側熱交換
   器（３）、主膨張機構（６）及び蒸発器として作用する
   利用側熱交換器（４）を順次接続した冷媒回路に非共沸
   の混合冷媒を封入した冷凍装置において、前記膨張機構
   （８）の入口側冷媒配管に弁装置（１０）を介して、冷
   媒を貯留する冷媒タンク（１１）を接続すると共に、該
   タンク（１１）のガス域を減圧機構（１２）を介して前
   記冷媒回路における低圧側配管に接続する一方、前記弁
   装置（１０）を介して前記タンク（１１）内の冷媒を気
   液分離状態に制御する制御手段を設けたことを特徴とす
   る混合冷媒を用いた冷凍装置。