JPS625051A - 混合冷媒を用いた冷凍機 - 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機、詳しくは、冷媒回路
内に高沸点冷媒と低沸点冷媒との混合冷媒を封入すると
共に、前記回路内に高沸点冷媒リッチの液冷媒を貯留制
御することによって、該冷媒回路内を循環する冷媒の組
成比を変更し、冷凍能力を調節できるようにした冷凍機
に関する。

（従　　来　　技　　術　　） 本出願人は特願昭５９−１７７１８９号において、混合
冷媒を封入したこの種冷凍機を提案している。

このものを第５図に基づいて概略説明すると、凝縮器（
５０）と蒸発Ｓ！ｉ；（５１）とを接続する液管（５２
）に、吸入冷媒の過熱状態とする抵抗値に設定した第１
キヤピラリーチユーブ（５３）を介装する一方、該第１
キヤピラリーチユーブ（５３）と並列に、該キャピラリ
ーチューブ（５３）よりも抵抗値が小さく吸入冷媒を湿
り状態とする第２キヤピラリーチエーブ（５４）と開閉
弁（５５）との直列回路を接続している。

また、前記蒸発器（５１）と圧縮機（５８）とを接続す
るガス管（５７）に、液冷媒を貯留可能としたアキュム
レータ（５８）と、補助アキュムレータ（５９）とを介
装している。

かくして、前記開閉弁（５５）を閉鎖することにより、
吸入冷媒が適性な過熱状態に調節されるので、前記アキ
ュムレータ（５８）には液冷媒が留まらず、従って、冷
媒回路の循環冷媒は、封入した当初の組成比となり、所
定の冷凍能力を発揮する一方、 前記開閉弁（５５）を開放すると、前記吸入冷媒が湿り
状態になり、この冷媒中の液冷媒が前記アキュムレータ
（５８）に貯留されていくのである。しかも、この貯留
される冷媒は高沸点冷媒リッチの液冷媒であるから、前
記回路内を循環する冷媒は当初の組成比に対して低沸点
冷媒リッチの混合冷媒となり、かくして、冷凍能力が増
大する側に能力制御されるのである。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来のものにおいては、前記アキュムレ
ータ（５８）に高沸点冷媒リッチの液冷媒を貯留するた
めに、前記膨張機構として作用させるキャピラリーチュ
ーブの抵抗を小さくして、吸入冷媒を積極的に湿′り状
態としなければ成らず、この結果、前記蒸発器（５１）
の蒸発温度が最適蒸発温度より高い温度になってしまう
問題があった。

しかして、本発明は、前記蒸発器の入口側に設ける膨張
機構を、吸入冷媒が適正な過熱状態となるように設定し
た場合においても、混合冷媒の特性として、一般に前記
蒸発器の出口側冷媒には高沸点冷媒リッチの未蒸発液冷
媒が残ることに着目して発明したものであって、吸入冷
媒中に残存する高沸点冷媒リッチの未蒸発液冷媒を重力
分離して貯留する容器を、前記圧縮機に至るガス管に設
けることによって、前記膨張機構の抵抗値を吸入冷媒を
湿り制御するように殊更に設定することなく、冷媒回路
内の循環冷媒の組成比を変更して能力調節が行えるよう
にする点にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の構成を第１図に基づいて説明すると、冷媒回路
に高沸点冷媒と低沸点冷媒との混合冷媒を封入すると共
に、蒸発器（４）の入口側の液管（１１）に過熱度制御
用の膨張機構（３）を設ける冷凍機において、前記蒸発
器（４）と圧縮機（１）とを接続するガス管（８）に、
該ガス管（８）から下方に延びる第１通路（１０）を介
して、このガス管（８）を流通する液冷媒を重力分類す
る液溜容器（９）を接続する一方、該液溜容器（９）に
貯留する冷媒を追い出す追出し手段とを設けたのでおる
。

尚、第１図中、（２）は凝縮器、（５）はアキュムレー
タである。

前記追出し手段は、第１図に示すように、前記液溜容器
（９）と前記冷媒回路の高圧または中間圧域とを開閉弁
（１２）を介して接続する第２通路（１３）と、前記液
溜容器（９）と前記ガス管（８）とを減圧機構（１４）
を介して接続する第３通路（１５）と、前記第１通路（
１０）に介装する前記ガス管（８）から前記液溜容器（
９）への流れのみを許す逆止弁（１６）とから形成し、
前記第２通路（１３）から導入する冷媒回路中の圧力を
利用して前記液溜容器（９）内に貯留する高沸点冷媒リ
ッチの液冷媒を、前記第３通路（１５）から圧力的に追
い出すようにしてもよい。

また、前記追出し手・段は、第４図に示すように、前記
液溜容器（９）に吐出ガスを利用した加熱手段（熱交換
チューブ（８））を設けて、該加熱手段たより前記液溜
容器（９）に貯留される液冷媒を加熱蒸発させて該容器
（９）から追い出すようにしてもよい。

（作　　　　用　　） 前記膨張機＄１　（３）の抵抗を吸入ガス冷媒が適性な
過熱状態となるように調節しても、前記蒸発器（４）か
ら前記圧縮機（１）に至る前記ガス管（８）を流通する
冷媒中には、高沸点冷媒リッチの未蒸発液冷媒が残存す
るのであり、従って、前記追出し手段を作用させない場
合には、吸入冷媒が前記ガス管（８）を流通する過程で
、該冷媒中に含まれる未蒸発液冷媒が、前記第１通路（
１０）接続部において、その重力により該第１通路（１
０）を介して落下して前記吸入冷媒から分離され、前記
液溜容器（８）に貯留されていくのである。この結果、
循環冷媒中の高沸点冷媒の組成比が低下し、冷凍能力が
増大するのである。

一方、前記追出し手段により前記液溜容器（９）内の冷
媒を冷媒回路の循環回路中に追い出すと、循環冷媒中の
高沸点冷媒の組成比が上昇するから冷凍能力が減少する
のである。

例えば、第１図のものにおいては、前記第２通路（１３
）に設けた開閉弁（１２）を開放すると、高圧または中
間圧の循環冷媒が前記第２通路（１３）を介して前記液
溜容器（９）に流入し、この圧力冷媒により前記液溜容
器（９）に貯留されていた高沸点冷媒リッチの液冷媒が
前記第３通路（１５）を介して前記ガス管（８）に追い
出されるのである。

また、第４図のものによれば、前記加熱手段で前記液溜
容器（９）を加熱すると、該容器（９）に貯留されてい
た高沸一点冷媒リッチの液冷媒が蒸発し、前記第１通路
（１０）から前記ガス管（８）に追い出されるのである
。

（第　　１　　実　　施　　例　　） 第１図に示すものは、圧縮機（１）、凝縮器（２）、過
熱度制御用の電気式膨張弁（３）、蒸発器（４）及びア
キュムレータ（５）を順次接続して冷媒回路を形成して
いる。

そして、この冷媒回路に、低沸点冷媒となるＲ２２と高
沸点冷媒となるＲ１１４とを３対１の割合で混合して成
る混合冷媒を封入している。

また、前記膨張弁（３）は、前記圧縮機（１）への吸入
冷媒を適性な過熱度に制御するように調節している。

尚、（６）は受液器で、（７）は補助アキュムレータで
ある。

以上のごとく構成する冷凍機において、前記蒸発器（４
）と前記圧縮機（１）とを接続するガス管（８）おける
、前記アキュムレータ（５）の流入側に液溜容器（９）
を接続するのである。詳しくは、前記ガス管（８）に、
該ガス管（８）がら下方に延びる第１通路（１０）を接
続し、該通路（１０）の下方出口側に空洞容器から成る
前記液溜容器（９）を接続するのである。

かくして、前記ガス管（８）を流通する吸入冷媒中の液
冷媒が、その重力により前記第１通路（１０）接続部か
ら、該通路（１０）を介して前記液溜容器（９）に落下
し、該液溜容器（９）に貯留されるようにしているので
ある。

また、前記冷媒回路の高圧域、例えば、前記凝縮器（２
）と前記蒸発器（４）とを接続する液管（１１）におけ
る前記膨張弁（３）の流入側部分と、前記液溜容器（９
）とを開閉弁（１２）を介装する第２通路（１３）によ
り接続する一方、前記ガス管（８）における前記アキエ
ムレータ（５）と補助アキュムレータ（７）との間と、
前記液溜容器（９）とを、キャピラリーチューブ（１４
）を介装する第３通路（１５）で接続し、更に、前記第
１通路（！０）に前記ガス管（８）から前記液溜容器（
９）への流れのみを許す逆止弁（１６）を介装するので
ある。

かくして、これら第２通路（１３）、第３通路（１４）
及び前記逆止弁（１６）により前記液溜容器（９）に貯
留された液冷媒を該容器（９）から循環回路内に追い出
す追出し手段を形成しているのであって、前記第２通路
（１３）に介装した前記開閉弁（１２）を開放すること
により、前記液管（１１）から前記液溜容器（９）に高
圧液冷媒を流入させ、前記液溜容器（９）に貯留されて
いた液冷媒を前記第３通路（１４）を介して順次追い出
して、該液溜容器（９）内の冷媒をこの高圧液冷媒に置
き換えられるようにしている。

尚、前記第３通路（１５）には前記キャピラリーチュー
ブ（１４）に換えて他の減圧機構゛を介装してもよい。

以上のごとく構成する冷凍機の作用を以下説明する。

前記冷凍機の能力を増大させて場合には、前記第２通路
（１３）に介装した前記開閉弁（１２）を閉鎖するので
ある。

しかして、吸入冷媒は前記膨張弁（３）により適性な過
熱度に制御されているが、前記蒸発器（４）から流出す
る冷媒中には、蒸発遅れを生じる高沸点冷媒リッチの液
冷媒が未蒸発液冷媒として残存している。この未蒸発液
冷媒を含む吸入冷媒が前記ガス管（８）を流通し、前記
第１通路（１０）の接続部に至ると、該接続部において
、前記未蒸発液冷媒がその重力により前記第１通路（１
０）を介して前記液溜容器（９）へと落下していくので
ある。かくして、該液溜容器（９）に高沸点冷媒リッチ
の液冷媒が貯留されていくのである。

従うて、前記冷媒回路を循環する冷媒における高沸点冷
媒の組成比が減少していき、換言すると、循環冷媒中の
低沸点冷媒の組成比が上昇するので冷凍能力が増大する
のである。

尚、前記液溜容器（−９）の温度は前記高沸点冷媒の蒸
発を阻止するために約２０℃〜３０℃に保っている。

一方、前記冷凍機の能力を上記した状態から低下される
場合には、前記第２通路（１３）に介装た前記開閉弁（
１２）を開放するのである。

かくすると、前記液管（１１）を流通する高圧液冷媒、
即ち、冷媒回路の循環冷媒が前記第２通路（１３）を介
して前記液溜容器（９）に流入するのである。このため
、該容器（９）に貯留されていた液冷媒は、前記高圧液
冷媒と混合されて、この高圧液冷媒と共、に前記第３通
路（１４）から減圧されて前記ガス管（８）に流出する
のである。そして、やがて前記液溜容器（９）内には前
記冷媒回路の循環冷媒と同じ組成比の液冷媒が滞留する
ことになるのである。

従って、循環冷媒の組成比が冷媒回路に封入した混合冷
媒の封入当初の組成比に戻り、換言すると、前記循環冷
媒中の高沸点冷媒の組成比が前記した状態よりも高くな
り、冷凍能力が低下するのである。

尚、前記第１通路（１０）に前記逆止弁（１６）を介装
しているから、該通路（１０）を介して前記液溜容器（
９）から前記ガス管（８）に液冷媒が逆流することはな
い。

また、上記実施例において、前記第３通路（１５）の前
記液溜容器（９）への接続箇所は、該容器（９）の上部
位置でもよい。

また、前記第２通路（１３）の流入側は、前記冷媒回路
における高圧ガス域、即ち、前記圧縮機（１）の出口側
の吐出ガス管（１７）に接続してもよい。

また、前記液溜容器（９）に貯留する液冷媒を圧力的に
追い出す追出し手段としては、前記第３通路（１５）を
設けることなく、前記容器（９）に貯留された液冷媒を
前記第１通路（１０）を利用して前記ガス管（８）に流
出させられるようにしてもよい。この場合には、前記第
１通路（１０）に前記逆止弁（ＩＢ）を設けないか、あ
るいは、該逆止弁（１６）に並列にキャピラリーチュー
ブを接続するのである。

（第　　２　　実　　施　　例　　） 第２図に示す実施例は第１図に示した実施例に加えて、
前記液溜容器（９）の温度を調節する加熱手段を設けた
ものである。

このように加熱手段を設ける理由は、前記液溜容器（９
）は該容器（９）に貯留される液冷媒の蒸発温度以下の
温度、例えば、前記したように２０〜３０℃に保たれて
いればよいのであるが、前記容器（９）の温度を前記高
沸点冷媒の蒸発圧力相当飽和温度よりや＼低い温度に保
つことにより、前記容器（９）内により高沸点冷媒の純
度の高い冷媒が貯留できるので、前記循環冷媒の組成比
をより低沸点冷媒リッチ側に変更でき、能力変更範囲を
より拡大できるのである。

以下、前記加熱手段を具体的に説明する。

即ち、前記液溜容器（９）に熱交換チューブ（１８）を
巻装すると共に、該チューブ（１８）に、前記圧縮機（
１）の吐出ガス管（１７）から分岐して吐出ガスの一部
をバイパスさせるバイパス管（１９）を接続し、かつ、
このバイパス管（１９）に電磁開閉弁（２０）を介装す
るのである。

かくして、前記開閉弁（２０）の開閉制御を行うことに
より、前記液溜容器（９）の温度°を例えば前記高沸点
冷媒の蒸発圧力相当飽和温度よりやや低い温度に保持で
きるようにしている。

また、前記液溜容器（９）の温度調節をする加熱手段と
しては、前記熱交換チューブ（１８）に替えて前記液溜
容器（９）に電気ヒータを取り付けるようにしていもよ
い。

（第　　３　　実　　施　　例　　） 第３図に示すものは、第１図に示した実施例をヒートポ
ンプ式冷凍機に適用したものである。

第１図のものと相違する点は前記第１通路（１０）を四
路切換弁（２Ｊ）と前記圧縮機（１）とを接続するガス
管（８−ａ）に接続している点である。尚、（３ａ）　
　（３ｂ）は第１及び第２電気式膨張弁で、冷房運転時
には第１電気式膨張弁（３ａ）を動作させて吸入ガスの
過熱度制御をする一方、前記第２電気式膨張弁（３ｂ）
を全閉させるようにしている。また、暖房運転時には、
前記第１及び第２電気式膨張弁（３ａ）（３ｂ）を冷房
運転時とは逆に操作するようにしている。

また、前記第１及び第２電気式膨張弁（３ａ）（３ｂ）
を冷房及び暖房運転時に同時に制御して、即ち、冷房運
転時には前記第１電気式膨張弁（３ａ）により吸入ガス
冷媒の過熱度を制御する一方、前記第２電気式膨張弁（
３ｂ）により高圧液冷媒の過冷却度を制御するようにし
てもよい。

かくした場合には、前記各膨張弁（３ａ）（３ｂ）間の
中間圧冷媒を、前記第２通路（１３）を介して前記液溜
容器（９）に導入するようにしてもよい。

（第　　４　　実　　施　　例　　） 第４図に示す実施例は、第１図に示した実施例と前記液
溜容器（９）に貯留する高沸点液冷媒を追い出す追出し
手段の点で異なるものである。

即ち、第４図のものにおいては、前記液溜容器（９）に
該容器（９）を加熱する加熱手段のみを設けているので
ある。具体的には、前記液溜容器（９）に熱交換チュー
ブ（１８）を巻装すると共に、前記吐出ガス管（１７）
から吐出ガスの一部をバイパスさせるバイパス管（１９
）を分岐させ、このバイパス管（１９）を前記熱交換チ
ューブ（１８）に接続し、かつ、前記バイパス管（１９
）に開閉弁（２０）を介装しているのである。

かくして、前記液溜容器（９）に貯留された高沸点冷媒
リッチの液冷媒を追い出す場合には、前記開閉弁（２０
）を賭放して、前記熱交換チューブ（１８）に吐出ガス
を流通させ、前記容器（９）の温度を前記高沸点冷媒の
蒸発圧力相当飽和温度より高い温度に保持するのである
。そうすると、前記液溜容器（９）に貯留されていた高
沸点冷媒リッチの液冷媒は蒸発していき、前記第１通路
（１０）から前記ガス管（８）に追い出されるのである
。

尚、上記実施例においては前記液管（１１）に介装する
膨張機構として電気式膨張弁（３）を用いたが他の膨張
手段を用いてもよい。

（発明の効果　） 以上のごとく本発明によれば、前記膨張機構の抵抗値を
、吸入冷媒を湿り状態にするように殊更に小さく設定す
ることなく、吸入冷媒を過熱状態とする適正な大きさに
できながら前記液溜容器に高沸点冷媒リッチの液冷媒を
貯留して、循環冷媒の組成比を低沸点冷媒リッチ側に変
更できるので、この冷凍能力の増大側調節時に、前記蒸
発器における蒸発温度を、従来に比して低温側に設定す
ることができるなど、最適な設定温度に設定できるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の詳細な説明図で、第１図は第
１実施例の冷媒回路図、第２図は第２実施例の冷媒回路
の部分図、第３図は第３実施例の冷媒回路図、第４図は
第４実施例の冷媒回路図、第５図は従来例の冷媒回路図
である。 （１）・・・・・圧縮機 （３）・・・・・膨張機構 （４）・・・・・蒸発器 （８）・・・・・ガス管 （９）・・・・・液溜容器 （１０）・・・・・第１通路 （１１）・・・・・液管 （１２）・・・・・開閉弁 （１３）・・・・・第２通路 （１４）・・・・・キャピラリーチューブ（１５）・・
・・・第３通路 （１６）・・・・・逆止弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合冷媒を封入すると共に、蒸発器（４）の入口
   側の液管（１１）に過熱度制御用の膨張機構（３）を設
   ける冷凍機において、前記蒸発器（４）と圧縮機（１）
   とを接続するガス管（８）に、該ガス管（８）から下方
   に延びる第１通路（１０）を介して、このガス管（８）
   を流通する液冷媒を重力分離する液溜容器（９）を接続
   する一方、該液溜容器（９）に貯留する液冷媒を追い出
   す追出し手段を設けたことを特徴とする混合冷媒を用い
   た冷凍機。
2. （２）前記追出し手段が、前記液溜容器（９）と前記冷
   媒回路の高圧または中間圧域とを開閉弁（１２）を介し
   て接続する第２通路（１３）と、前記液溜容器（９）と
   前記ガス管（８）とを減圧機構（１４）を介して接続す
   る第３通路（１５）と、前記第１通路（１０）に介装す
   る前記ガス管（８）から前記液溜容器（９）への流れの
   みを許す逆止弁（１６）とから成っている特許請求の範
   囲第１項記載の混合冷媒を用いた冷凍機。
3. （３）前記追出し手段が、前記液溜容器（９）を加熱す
   る加熱手段から成っている特許請求の範囲第１項記載の
   混合冷媒を用いた冷凍機。