CN104864645B - 压缩式制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的压缩式制冷机，不使用真空泵而能够将抽气罐内的不凝性气体排出，并且在设置有吸附器的情况下，也能够无障碍地将抽气罐内的不凝性气体排出。在具备蒸发器(3)、冷凝器(2)以及压缩机(1)并且使用存在有蒸发器(3)中的压力为大气压以下的情况的制冷剂的压缩式制冷机中，具备：抽气罐(6)，其连接于冷凝器(2)并从冷凝器(2)抽出含有不凝性气体的制冷剂气体；冷却器(7)，其设置于抽气罐(6)的内部，使从冷凝器(2)供给的制冷剂液气化并对抽气罐(6)内进行冷却；以及加热单元，其用于对抽气罐(6)内进行加热以使抽气罐(6)的内压上升，在将含有不凝性气体的制冷剂气体从冷凝器(2)抽出至抽气罐(6)的配管设置有止回阀(23)。
Description
技术领域
本发明涉及压缩式制冷机，特别涉及使用了低压制冷剂的具有抽气装置的压缩式制冷机。
背景技术
压缩式的制冷机大致能够分为低压制冷剂的制冷机、和高压制冷剂的制冷机。其中，低压制冷剂的制冷机，由于制冷剂的压力较低，因此法律上的限制也较少，设计的自由度较高，因此具有分割搬入、现场装配等容易的优点。另外，由于制冷机的制冷剂泄漏量在理论上与机内压力的(1/2)乘积成比例，因此也具有制冷剂的泄漏量减少这一优点。另一方面，在低压制冷剂的制冷机中，大多主要是蒸发器的压力为大气压以下，因而外部空气有可能渗入机内，因此需要设置抽气装置，以便能够将渗入的空气向机外排出。
图3是表示使用冷却式的抽气罐(Purge Tank)作为抽气装置的现有例子的示意图。如图3所示，压缩式制冷机通过制冷剂配管5将压缩机1、冷凝器2、蒸发器3以及膨胀阀4连结而构成，其中，上述压缩机1对制冷剂进行压缩；上述冷凝器2利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却并使其冷凝；上述蒸发器3从被冷却流体夺取热以使制冷剂蒸发来发挥制冷效果；上述膨胀阀4对上述冷凝后的制冷剂进行减压以使其膨胀。另外，制冷机具备冷却式的抽气罐6作为抽气装置。在抽气罐6内设置有冷却器7和浮球阀8，经由节流孔9从冷凝器2向冷却器7供给制冷剂液，所供给的制冷剂液在冷却器7内气化，并在抽气罐内冷却之后返回至蒸发器3。利用此时的气化热，将抽气罐6内的温度冷却到与蒸发器3大致相同。抽气罐6的气相部经由节流孔10(减压单元)而与冷凝器2内的不凝性气体的回收口11连接，冷凝器2内的含有不凝性气体的制冷剂气体被引导至抽气罐6，制冷剂气体被冷却器7冷却而成为制冷剂液，但是由于不凝性气体不冷凝，因此以气体状态存积于抽气罐6内。另外，制冷剂液经由浮球阀8而返回至蒸发器3。
其中，在没有不凝性气体的情况下，抽气罐6的压力与蒸发器3的压力大致相等。但是伴随着不凝性气体逐渐蓄积，不凝性气体的分压部分上升。即，可以认为(抽气罐内的压力)≈(蒸发器的压力)+(不凝性气体的压力)。若抽气罐6的压力与冷凝器2的内压相等，则由于含有不凝性气体的制冷剂气体不会向抽气罐6移动，因此需要在此之前将抽气罐6内的不凝性气体排出。
其中，只要以冷凝器2的压力充分高于大气压且抽气罐6的压力充分高于大气压的状态排出不凝性气体即可。在该情况下，只要在抽气罐6设置抽气阀，在冷凝器2与抽气罐6的压力差为规定以下的情况下，打开排气阀就能够排出。特别是仅在夏季运转的制冷机，也存在根据制冷剂的种类(例如HFC-245fa等)而符合这样的条件的情况。但是近年来，全年运转的制冷机也很多，为了可靠地排出不凝性气体，如图3所示，使用真空泵12对不凝性气体进行真空排气的情况较多。另外，在真空泵12的排气路径上设置有开闭阀13。
专利文献1：日本特开2000-292033号公报
然而，在使用图3所示的真空泵来排出不凝性气体的现有的方式中，由于真空泵普遍价格很高，因此成为装置成本上升的主要原因。另外，由于也存在抽气罐为大气压以上的情况，因此对于能够作为抽气泵使用的真空泵有所限制，大多需要用于防止反压的自动阀、运转控制。因此期望获得即使冷凝器的压力低，也能够不使用真空泵而将抽气罐内的不凝性气体排出的方法。
另外，由于在排出不凝性气体时，同时排出制冷剂气体，因而有时设置为了不使制冷剂向机外排出的吸附器(Absorber)。因此要求即使在设置有吸附器的情况下，也能够毫无问题地排出不凝性气体。
发明内容
本发明是鉴于上述情况完成的，目的在于提供一种压缩式制冷机，不使用真空泵也能够将抽气罐内的不凝性气体排出，并且即使在设置有吸附器的情况下，也能够无障碍地将抽气罐内的不凝性气体排出。
为了解决上述课题的本发明的一个实施方式，是一种压缩式制冷机，具备蒸发器、冷凝器以及压缩机，并且使用存在有在蒸发器中的压力为大气压以下的情况的制冷剂，所述压缩式制冷机的特征在于，具备：抽气罐，其连接于所述冷凝器，用于将含有不凝性气体的制冷剂气体从冷凝器抽出；冷却器，其设置于所述抽气罐的内部，用于使从所述冷凝器供给的制冷剂液气化从而对所述抽气罐内进行冷却；以及加热单元，其用于对所述抽气罐内进行加热，以使所述抽气罐的内压上升，在将含有不凝性气体的制冷剂气体从所述冷凝器抽出至所述抽气罐的配管设置有止回阀。
根据本发明，当在抽气罐内没有不凝性气体的情况下，抽气罐内的压力与蒸发器的压力变得大致相等。因此在抽气罐与冷凝器之间产生压力差，将含有不凝性气体的制冷剂气体引导至抽气罐。在被引导至抽气罐的制冷剂气体中，制冷剂成分被冷却器冷却而成为制冷剂液，但是不凝性气体不变为液体，而是以气体的状态滞留在抽气罐内。抽气罐内的压力随着不凝性气体的蓄积而上升，当抽气罐内的压力与冷凝器的压力的压力差为规定值以下时，从回收切换为排出。在要排出不凝性气体的情况下，利用加热单元对抽气罐进行加热，从而加热抽气罐内的制冷剂液，通过使抽气罐的内压上升，从而即使没有真空泵也能够排出不凝性气体。
根据本发明，能够利用止回阀来防止含有不凝性气体的制冷剂气体从抽气罐逆流至冷凝器。
本发明的优选方式的特征在于，所述加热单元是控制阀，该控制阀设置于将液体制冷剂从所述冷凝器供给至所述冷却器的配管。
本发明的优选方式的特征在于，通过关闭所述控制阀，从而利用外部空气对所述抽气罐进行加热。
根据本发明，通过关闭设置在将液体制冷剂从冷凝器供给至冷却器的配管的控制阀，由此能够利用外部空气对抽气罐进行加热，从而能够使抽气罐的内压上升。
本发明的优选方式的特征在于，所述控制阀兼作对液体制冷剂的压力进行减压的减压单元。
根据本发明，通过使从冷凝器供给的液体制冷剂经过兼作减压单元的控制阀，从而在减压后被供给至冷却器，并利用在冷却器中制冷剂液气化时的气压热，对抽气罐内进行冷却。
本发明的优选方式的特征在于，所述加热单元由设置于所述抽气罐的加热器构成。
根据本发明，通过利用加热器对抽气罐内进行加热，由此能够使抽气罐的内压上升。
本发明的优选方式的特征在于，在所述抽气罐设置有安全阀，在所述抽气罐的内压上升的情况下，该安全阀打开从而将不凝性气体向机外排出。
根据本发明，在抽气罐设置有安全阀，若抽气罐内的压力上升到一定以上(虽然根据制冷剂而有所不同，但是在制冷剂为HFC-245fa的情况下，优选为0.16～0.20MPa左右)，则能够将抽气罐内部的不凝性气体向机外排出。
本发明的优选方式的特征在于，以与所述抽气罐连通的方式设置吸附器，该吸附器具有吸附制冷剂的功能，将含有不凝性气体的制冷剂气体从所述抽气罐引导至所述吸附器，从而能够吸附制冷剂。
根据本发明，若抽气罐内的压力超过吸附器的内压，则含有不凝性气体的制冷剂气体向吸附器流动。在吸附器内填充有活性炭等，能够吸附流入的气体中的制冷剂。
本发明的优选方式的特征在于，在所述吸附器设置有安全阀，在吸附器的内压上升的情况下，该安全阀打开从而将不凝性气体向机外排出。
根据本发明，虽然未被吸附器吸附的不凝性气体残留在吸附器内，并逐渐使吸附器内的压力上升，但是若吸附器的内压超过安全阀的设定值，则不凝性气体经由安全阀而向外部排出。
本发明的优选方式的特征在于，在将含有不凝性气体的制冷剂气体从所述抽气罐引导至所述吸附器的配管设置有止回阀。
根据本发明，利用止回阀，能够防止含有不凝性气体的制冷剂气体从吸附器向抽气罐逆流。
本发明起到以下列举的效果。
(1)能够不使用真空泵而将抽气罐内的不凝性气体排出。
(2)即使在设置有用于在排出不凝性气体时不将制冷剂向机外排出的吸附器的情况下，也能够无障碍地将不凝性气体排出。
附图说明
图1是表示本发明的压缩式制冷机的第一实施方式的示意图。
图2是表示本发明的压缩式制冷机的第二实施方式的示意图。
图3是表示使用冷却式的抽气罐作为抽气装置的现有例子的示意图。
附图标记说明：1…压缩机；2…冷凝器；3…蒸发器；4…膨胀阀；5…制冷剂配管；6…抽气罐；7…冷却器；8…浮球阀；9…节流孔；10…节流孔(减压单元)；11…回收口；12…真空泵；13…开闭阀；21…控制阀；22…加热器；23…止回阀；24…压力计；25…安全阀；30…吸附器；31…三通阀；32…止回阀。
具体实施方式
以下，参照图1以及图2对本发明的压缩式制冷机的实施方式进行说明。在图1以及图2中，对于相同或相当的构成要素，标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
图1是表示本发明的压缩式制冷机的第一实施方式的示意图。本发明的压缩式制冷机使用HFC-245fa、R-123等低压制冷剂。如图1所示，压缩式制冷机通过制冷剂配管5将压缩机1、冷凝器2、蒸发器3以及膨胀阀4连结而成，其中，上述压缩机1对制冷剂进行压缩；上述冷凝器2利用冷却流体对压缩后的制冷剂气体进行冷却以使其冷凝；上述蒸发器3从被冷却流体夺取热而使制冷剂蒸发来发挥制冷效果；上述膨胀阀4对上述冷凝后的制冷剂进行减压以使其膨胀。
本实施方式是使用冷却式的抽气罐6的压缩式制冷机，在抽气罐6内设置有冷却器7和浮球阀8。从冷凝器2经由控制阀21将制冷剂液供给至抽气罐6内的冷却器7。控制阀21兼作减压单元，利用经过控制阀21而被减压的制冷剂液的气化热，使得抽气罐6内被冷却。气化的制冷剂气体返回至蒸发器3。通过关闭控制阀21，从而能够利用外部空气对抽气罐6加热以使内压上升。因此该控制阀21构成本发明的加热单元。
在本实施方式中，在抽气罐6的下部设置有加热器22作为第二加热单元，在抽气罐6与冷凝器2之间设置有止回阀23。即，抽气罐6的气相部经由止回阀23而连接于冷凝器2内的不凝性气体的回收口11。加热器22除了利用电加热器以外，也可以为通过使冷凝器2的制冷剂气体等与抽气罐6内的制冷剂液进行热交换，从而对抽气罐6进行加热的热交换型的加热器。在抽气罐6设置有安全阀25，若抽气罐6内的压力上升至一定以上(虽然根据制冷剂而有所不同，但在制冷剂为HFC-245fa的情况下，优选为0.16～0.20MPa左右)，则能够将抽气罐6内部的气体放出。
在本实施方式中，在要将不凝性气体回收至抽气罐6的情况下，打开控制阀21，对抽气罐6进行冷却。当在抽气罐6内没有不凝性气体的情况下，抽气罐6内的压力与蒸发器3的压力大致相等。因此，在抽气罐6与冷凝器2之间产生压力差，从而经由止回阀23将含有不凝性气体的制冷剂气体引导至抽气罐6。此时，止回阀23兼作减压单元。被引导至抽气罐6的制冷剂气体中，制冷剂成分被冷却器7冷却而成为制冷剂液，但不凝性气体不成为液体，而是以气体的状态滞留在抽气罐6内。液化的制冷剂经由浮球阀8而向蒸发器3返回。
抽气罐6内的压力随着不凝性气体的蓄积而上升。在本实施方式中，在抽气罐6设置有压力计24，在抽气罐6内的压力与冷凝器2的压力的压力差为规定值(在此为0.05MPa)以下的情况下，从回收切换为排出。
在要排出不凝性气体的情况下，关闭控制阀21。由此，利用外部空气对抽气罐6进行加热，从而抽气罐6的内压上升。此时，也可以运转作为第二加热单元的加热器22。
此时，虽然不凝性气体的分压力与绝对温度成比例地升高，但是这至多为10％左右，可以认为几乎没有变化。另一方面，制冷剂蒸汽的压力因温度上升而大幅度上升。例如，在制冷剂为HFC-245fa的情况下，在回收中的温度(5℃左右)下，为0.06MPa(A)左右，若加热到35℃左右，则上升至0.26MPa(A)左右。即，若将加热前的温度设为5℃，将冷凝温度设为35℃，则加热前的压力为0.26-0.05＝0.21MPa(A)，因此推断不凝性气体的分压力为0.21-0.06＝0.15MPa(A)。在此，若将抽气罐加热至35℃，则制冷剂的分压力上升至0.26MPa(A)，因此上升至0.15+0.26＝0.41MPa(A)≈0.31MPa(G)左右。另外，A表示绝对压力，G表示表压力。
实际上，由于在抽气罐6设置有安全阀25，因此在制冷剂压力上升以前打开安全阀25，将不凝性气体排出至机外。在加热开始后经过一定时间、或者抽气罐6内的温度达到一定以上的条件下，结束不凝性气体的排出，再次打开控制阀21，将制冷剂供给至抽气罐6，再次切换为回收动作。
图2是表示本发明的压缩式制冷机的第二实施方式的示意图。第二实施方式是在第一实施方式的压缩式制冷机中设置有吸附器(Absorber)30的例子，该吸附器30用于使制冷剂不排出至机外。如图2所示，吸附器30与蒸发器3经由三通阀31而连接，吸附器30与抽气罐6经由三通阀31以及止回阀32而连接。安全阀25设置于吸附器30。
在本实施方式中，三通阀31始终以使抽气罐6与吸附器30连通的方式连接。在抽气罐6的内压上升的情况下，与图1表示的实施方式同样，利用加热单元(控制阀21、加热器22)使抽气罐6内的压力上升。若抽气罐6内的压力超过吸附器30的内压，则含有不凝性气体的制冷剂气体向吸附器30流动。在吸附器30内填充有活性炭等，吸附流入的气体中的制冷剂。未被吸附的不凝性气体残留在吸附器30内，从而逐渐使吸附器30内的压力上升。若吸附器30的内压超过安全阀25的设定值，则不凝性气体经由安全阀25而向外部排出。
在此，与第一实施方式同样，若加热开始后经过一定时间，或者抽气罐6内的温度为一定以上的条件下，若结束排出，并再次打开控制阀21，将制冷剂供给至抽气罐6，则抽气罐6的内压急剧下降，再次进入回收动作。此时，被输送到吸附器30的不凝性气体，因止回阀32的作用而不返回至抽气罐6。因此在下一个排出动作时，同样将不凝性气体向机外排出。
若上述吸附器30吸附制冷剂气体，则吸附能力逐渐降低。因此，需要对吸附器内进行减压且同时进行加热，从而将吸附的制冷剂排出的再生的动作。在该情况下，以吸附器30与蒸发器3连接的方式，使三通阀31动作，并且利用加热器等(未图示)对吸附器30进行加热。由此，吸附器30内的制冷剂向蒸发器3回流，使吸附器30再生。
至此，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在其技术思想的范围内，当然可以通过各种不同的方式来实施。
Claims (7)
1.一种压缩式制冷机，具备蒸发器、冷凝器以及压缩机，并且使用存在有在蒸发器中的压力为大气压以下的情况的制冷剂，所述压缩式制冷机的特征在于，具备：
抽气罐，其连接于所述冷凝器，用于将含有不凝性气体的制冷剂气体从冷凝器抽出；
冷却器，其设置于所述抽气罐的内部，用于使从所述冷凝器供给的制冷剂液气化从而对所述抽气罐内进行冷却；以及
加热单元，其用于对所述抽气罐内进行加热，以使所述抽气罐的内压上升，
在将含有不凝性气体的制冷剂气体从所述冷凝器抽出至所述抽气罐的配管设置有止回阀，
所述加热单元是控制阀，该控制阀设置于将液体制冷剂从所述冷凝器供给至所述冷却器的配管。
2.根据权利要求1所述的压缩式制冷机，其特征在于，
通过关闭所述控制阀，从而利用外部空气对所述抽气罐进行加热。
3.根据权利要求2所述的压缩式制冷机，其特征在于，
所述控制阀兼作对液体制冷剂的压力进行减压的减压单元。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的压缩式制冷机，其特征在于，
在所述抽气罐设置有安全阀，在所述抽气罐的内压上升的情况下，该安全阀打开从而将不凝性气体向机外排出。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的压缩式制冷机，其特征在于，
以与所述抽气罐连通的方式设置吸附器，该吸附器具有吸附制冷剂的功能，将含有不凝性气体的制冷剂气体从所述抽气罐引导至所述吸附器，从而能够吸附制冷剂。
6.根据权利要求5所述的压缩式制冷机，其特征在于，
在所述吸附器设置有安全阀，在吸附器的内压上升的情况下，该安全阀打开从而将不凝性气体向机外排出。
7.根据权利要求5所述的压缩式制冷机，其特征在于，
在将含有不凝性气体的制冷剂气体从所述抽气罐引导至所述吸附器的配管设置有止回阀。
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