JPS636348A - 冷凍サイクル - 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〕 この発明は、ビートポンプ装置などに用いられる冷凍サ
イクルに関し、とくに負荷側の湿度に対応して冷媒の組
成をｙＪ整して容量制御を行う冷凍サイクルに関するも
のである。

〔従来の技術〕

第２図は米国特許第２９３８３６２号明細書に示された
上述のような冷凍サイクルの冷媒回路図である。

Ｍ２図において、１は圧縮機、２ａは主凝縮蕾、３ば気
液分！Ｓ器、４は減圧装置、５（よ蒸発器であり、これ
らが順次環状に接続されて主冷媒回路が構成されている
。６は精溜装置であり、精溜装置６ば上部の清潔塔６ａ
と下部のレシーバ６ｂとが一体に形成され、＃を溜場６
ａ＋よ上部が気液分ｇｉ器３に配管７で接続され、レシ
ーバ６ｂは、内部に電気ヒータ８が設けられ、下部が配
管１２によって気液分ｓ蕃３と減圧装置４を結ぶ配管１
０ａ、１０ｂの間に設けた三方切換弁９を介して配管ｉ
ｏｂに接続され、清潔塔６ａの頂部が副凝ｗＪ器２ｂを
有する配管１１で気液分離器３と接続されている。なお
、主ｐ　ｍ’Ｊ凝ＷＪ器２　ａ、　　２　ｂテ凝縮器２
が構ｆｉされている。そして、この冷凍サイクル内には
混合冷媒が充填され、混合冷媒は、低沸点冷媒としてフ
ロン２２、高沸点冷媒としてＲ１１４など沸点が異なる
非共沸性の混合物である。

次に、この冷凍サイクルの動作について説明する。圧縮
機ｌの運転によって、圧縮機ｌから吐出されて高温高圧
となった冷媒ガスは主凝縮器２ａで放熱して周囲を加熱
する。これによって冷媒ガスは液化して気液分ａ器３に
導かれ、ここで冷媒液は気液分離盤３の下部から切換弁
９を通り減圧装置４に導かれ、ここで低圧低温になって
蒸発器５に導かれろ。蒸発器５で冷媒液が周囲から加熱
されてガス化し、冷媒ガスは圧縮機１に吸入され、上述
した動作を繰り返す。以上が主冷媒回路の動作である。

この冷凍サイクルは、非共沸性の沸点が異なる混合冷媒
が充填されているが、−船釣な性質として低沸点冷媒の
濃度が高いと主凝縮器２ａでの加熱能力が大きく、高沸
点冷媒の濃度が高いと主凝縮器２ａでの加ｆＩＡ能力は
小さい。この性質を利用すると混合冷媒の組成を調整す
ることで、加熱能力を可変とし、容量制御が可能となる
。清瀬装置６は容量制御をするために設けられ、切換弁
９と電気ヒータ８とによって操作される。すなわち、容
量低下時に、主冷媒回路中に高沸点冷媒が必要になった
場合には、上記切換弁９を切換えて配管１０ａと１０ｂ
の接続から配管１２と配管１０ｂの接続にすることで、
精溜装置６下部のレシーバ６　ｂ　ｌｃ溜った高沸点冷
媒が富んでいる冷媒液が減圧装置４に導かれろ。この結
果、主冷媒回路中の高沸点冷媒の濃度が高くなゆ、加熱
能力が低くなる。なお、この場合に、主冷媒回路にレシ
ーバ６ｂから冷媒を導入することで主冷媒回路の冷媒が
過剰になるが、この過剰冷媒は、気液分離器３の液面を
上昇させ、気液分離器３から溢出し、配管７を通って清
瀬装置６に戻される。この清瀬装置６に戻った冷媒は、
清瀬装置６にあった冷媒より低沸点冷媒が富んでいる。

必要量の高沸点冷媒が主冷媒＠路に導入された時、切換
弁９を切換前の状態に戻し、レシーバ６ｂから配管１２
を通じての冷媒の主冷媒回路への導入を停止する。また
、容量上昇時に、主冷媒回路中に低沸点冷媒が必要にな
った場合には、電気ヒータ８に入力を加えることで、清
潔装Ｗ６のレシーバ６ｂ内の冷媒液を加熱して蒸発させ
る。蒸発した冷媒は、低沸点冷媒が比較的富んでおり、
精溜装置６上部の清潔塔６ａ頂部から副凝縮器２ｂに導
入され、ここで凝縮液化して気液分離器３に流入し、気
液分離３の下部から流出する。このため、主冷媒回路の
冷媒が過剰になるが、この過剰の冷媒は、上述した場合
と同様に気液分ｍ器３から配管７を通って清瀬装置６の
清潔塔６ａ上部に戻される。清潔塔６ａ内では、上部か
ら戻されて下降する冷媒液と、レシーバ６ｂから蒸発し
て上昇する冷媒ガスとの間で、積層作用が生じ、上昇す
る冷媒ガスは上方はど低沸点冷媒が富み、下降する冷媒
液（よ下方はど高沸点冷媒が富む。この結果、精溜装置
６のレジ−・バ６ｂには高沸点冷媒が溜り、主冷媒回路
は低沸点冷媒が供給されて、低沸点冷媒の濃度が高くな
り、加熱能力が高くなる。必要な加熱能力になった時、
電気ヒータ８による加熱を停止する。

〔発明が解決しようとする間踵点〕

従来の冷凍サイクルは、以上のように構成されているの
で、容量低下時に、主冷媒回路中に高沸点冷媒が必要に
なった場合、切換弁を開いた直後には、精溜装置下部の
レシーバに溜っている高沸点冷媒の濃度が非常に高い冷
媒が圧縮機に送られ、圧縮機の密閉容器内が高圧である
と、高沸点冷媒が蒸発しにくいことにより、圧ｍｔａの
密閉容器内に冷媒液が溜り、圧縮機の密閉容器内にある
電動機が冷媒液中で運転され、圧縮機の入力が過大とな
り、圧縮機が破損する恐れがあるという問題点があった
。

この発明は、上述のような問題点を解決して、主冷媒回
路中に高沸点冷媒が必要になった場合に、圧縮機の密閉
容器内に冷媒液が溜ったり、また圧ｍ機を破損させたり
する恐れがなく、漸次高沸点冷媒の濃度を高めることが
でき、信頼性の高い運転ができる、上記のような容量制
御を行う冷凍サイクルを簡単な構成で提供することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る冷凍サイクルは、清瀬装置の下部を開閉
弁を有する配管によって主冷媒回路の減圧装置の入口側
配管に接続したものである。

〔作　用〕

この発明における冷凍サイクルは、主冷媒回路中に高沸
点冷媒が必要になった時に、積属装置の下部を減圧装置
の入口側配管に接続する配管に設けた開閉弁を開くこと
で、減圧装置の入口側配管を流れている低沸点冷媒の濃
度が高い冷媒を従来のもののように遮断することなく、
この冷媒に積属装置の下部に溜っている高沸点冷媒の濃
度が高い冷媒を加え、この混合冷媒を減圧装置および蒸
発器を経て圧縮機に吸入させることにより、上記開閉弁
を開いた直後に圧ｍ機の密閉容器内で高沸点冷媒の濃度
が急激に高くならず、漸次高沸点冷媒の濃度が高くなり
、高沸点冷媒と低沸点冷媒がこれらの封入混合比で混合
した冷媒を用いた主冷媒回路の運転にすることができ、
圧縮機の密閉容器内に冷媒液が溜ることがなく、また従
来のものの切換弁に代えて、開閉弁を位置を変更して設
ければよいので、構成も簡単である。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図について説明する。

第１図において、１は圧縮機、２ａは主凝縮器、３は気
液分離器、４は減圧装置、５は蒸発器であり、これらが
順次環状に接続されて主冷媒回路が構成されている。ま
た、６は積属装置、６ａは積溜場、６ｂはレシーバ、７
は清潔塔６ａの上部と気液分ｇｉ器３を接続する配管、
８は電気ヒータ、１２は気液分ｔｉ器３と減圧装置４を
結ぶその入口側配管１０にレシーバ６ｂの下部を接続す
る配管であり、これによって並列冷媒回路が構成されて
いる。さらに、１１は主凝縮器２ａとともに凝縮器２を
構成する副凝縮器２ｂを有する配管である。

なお、以上の構成は、第２図に示す従来のものと同様で
ある。１３は電磁弁からなる開閉弁であり、開閉弁１３
はレシーバ６ｂの下部を減圧装置４の入口側配管１０に
接続する配管１２に設けられている。なお、従来のもの
の三方切換弁は設けない。

そして、この実施例のヒートポンプ装置内に（ま、従来
のものと同様な低沸点、高沸点冷媒の非共沸性の混合物
が充填されている。

次に、このと−トポンプ装置の動作について説明する。

圧縮＠１の運転により、圧縮機１から吐出された高温高
圧の冷媒ガスは主凝縮器２ａで放熱し周囲を加熱する。

この加熱によって液化した冷媒は気液分離器３に導かれ
、これの下部から減圧装置４に導かれ、ここで低圧低温
となって蒸発器５に導かれ、ここで冷媒が周囲から加熱
されてがス化し、圧縮機ＩＣと吸入され、上述した動作
を繰り返す。

この実施例のヒートポンプ装置も、従来のものと同様に
、低沸点冷媒の濃度が高いと類ｍ器での加熱能力が大き
く、高沸点冷媒の濃度が低いと凝縮器の加熱能力が小さ
い。この性質を利用して混合冷媒の組成を調整し、加熱
能力を可変とし、容量制御が可能となる。容量＃御を行
うための積属装置６は開閉弁１３によって制御される。

すなわち、容量低下時に、主冷媒回路中に高沸点冷媒が
必要になった場合には、開閉弁１３を開くと、精溜装置
６下部のレシーバ６ｂに溜った高沸点冷媒が富んでいる
冷媒液が配管１２から減圧装置４の入口側配管１０に導
かれて、この配管１０を流れる低沸点冷媒が富んでいる
冷媒液と混合される。

この場合に、レシーバ６ａから冷媒を主冷媒回路に導入
することで、主冷媒回路の冷媒が過剰となり、気液分離
器３の液面が上昇し、冷媒液が溢出し、配管７を通って
清潔装置６内に戻される。戻された冷媒は低沸点冷媒が
富んでいろ。この結果、主冷媒回路の高沸点冷媒の濃度
が漸次高くなり、必要量の高沸点冷媒が主冷媒回路に導
入された時、開閉弁１３を閉じ、レシーバ６ｂからの冷
媒の主冷媒回路への導入を停止する。そして、開閉弁１
３を用いた直後には、減圧装置４の入口側配管１０を流
れている低沸点冷媒が富む冷媒液に、レシーバ６ｂから
高沸点冷媒が富む冷媒液を廃合して、減圧装置４および
蒸発器５を経て圧縮機１に冷媒を吸入することになり、
圧縮機１の密閉容器内の高沸点冷媒の濃度が急激に高く
ならず、漸次高沸点冷媒の濃度が高くなり、高沸点冷媒
と低沸点冷媒がこれらの封入混合比になるまで、高沸点
冷媒の濃度を高めることができる。したがって、開閉弁
１３を開いた直後に、圧縮機１の密閉容器内に冷媒液が
溜ることがなく、圧縮機１の入力が過大になったり、圧
縮機１が破損したりすることがない。また、容量上昇時
に、主冷媒回路中に低沸点冷媒が必要になった場合には
、電気ヒータ８によってレシーバ６ｂ内の冷媒液を加熱
蒸発させるとともに、開閉弁１３を閉じろ。レシーバ６
ｂの冷媒液が蒸発した冷媒は低沸点冷媒が比較的富んで
おり、積溜場６ａの頂部から配管１１および副凝縮器２
ｂを通り凝縮して気液分離器３に導かれる。

このため、主冷媒回路の係着が過剰になり、気液分ｇＩ
器３の配管７全通って清潔塔６ａ上部に戻される。清潔
塔６ａ内では、上部から戻されて下降する冷媒液と、レ
シーバ６ｂから蒸発して上昇する冷媒ガスとの間で、清
潔作用が生じ、上昇する冷媒ガスは上方はど低沸点冷媒
が富み、下降する冷媒液は下方はど高沸点冷媒が富む。

この結果、レシーバ６ｂには高沸点冷媒が溜り、主冷媒
回路；ま低沸点冷媒が供給されて低沸点冷媒の温度が高
くなり、加熱能力も高くなる。必要な加熱能力になった
時、電気ヒータ８によるレシーバ６ｂ内の冷媒液の蒸発
を停止させる。

この発明において、清潔装置の下部に溜る冷媒液の加熱
は、主冷媒回路の圧朗機吐出口から減圧装置に至る間を
流れろ冷媒の熱を利用して行ってもよい。

〔発明の効果〕

す上説明したように、この発明によれば、清潔装置の下
部を開閉弁を有する配管によって主冷媒回路の減圧装置
の入口側配管に接続し、高沸点冷媒が必要になった時に
上記開閉弁を開くことで、上記減圧装置の入口側配管を
流れている低沸点冷媒の濃度が高い冷媒を従来のものの
ように遮断することなく、この冷媒に清潔装置の下部に
溜っている高沸点冷媒の濃度が高い冷媒を加え、この混
合冷媒を減圧装置および蒸発＃を経て圧１８機に吸入さ
せろことにより、上記開閉弁を開いた直後に圧縮機の密
閉容器内で高沸点冷媒の０度が急激に高くならず、漸次
高沸点冷媒の濃度が高くなり、したがって、圧ｗＪｗの
密閉容器内に冷媒液が溜ることがなく、圧縮機の入力が
過大になったり、圧ｍｍが破損したりすることもなく、
信頼性の高い運転ができ、また、従来のものの切換弁に
代えて開閉弁を位置を変更して設ければよいので、構成
も簡単であるという効果が得られろ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による冷凍サイクルを示す
冷媒回路図、第２図は従来の冷凍サイクルを示す冷媒回
路図である。 １・・・圧縮機、２　凝縮器、３・・気液分離器、４・
・減圧装置、５　・蒸発器、６・・清潔装置、６ａ・・
・清潔塔、６ｂ・レシーバ、７，１０，１１，１２・配
管、８　電気ヒータ、１３　開閉弁。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄（外２名） ？　１　図 ４：うに圧殺ｇ ５：、ｒ灼番 ど１・ｎ７．Ｗ、沙ｌ ？、゛（と′気仁−Ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、気液分離器、減圧装置、および蒸発器
   を順次環状に接続した主冷媒回路と、精溜装置を有する
   並列冷媒回路とを備え、内部に沸点が異なる冷媒の非共
   沸性の混合冷媒を充填した冷凍サイクルにおいて、上記
   並列冷媒回路は、精溜装置の上部を上記気液分離器に接
   続し、精溜装置の下部を開閉弁を有する配管によって上
   記減圧装置の入口側配管に接続したことを特徴とする冷
   凍サイクル。