JP2008537773A - 環境に優しい冷媒を用いる場合に使用する三方サービス弁を備えた冷媒サイクル - Google Patents

Abstract

冷媒の排出および追加に使用される単一の三方サービス弁を備えた冷媒サイクルを提供する。従来技術では、三方弁との組み合わせで二方弁が使われていた。本発明では、冷媒をサイクル内に戻さずに、冷媒をサイクルから排出する。本発明は、ＣＯ₂などの環境に優しい冷媒を使用する場合に特に適している。

Description

本発明は、従来技術で必要とされていた第２の弁を要することなく、三方弁を使用して冷媒サイクルへの冷媒のサービスを簡略化する方法に関する。

一般に、冷媒サイクルは、冷媒を圧縮するために利用され、圧縮された冷媒は、一連の熱交換器に通されて、流体の調和が行われる。一般に、圧縮機で圧縮された冷媒が、凝縮器に送られ、凝縮器で熱が奪われる。凝縮器から出た冷媒は、膨張装置に送られ、さらに膨張装置から蒸発器に送られる。蒸発器において、冷媒は熱を取り込む。例えば空調モードにおいて、この蒸発器は環境に送る空気の冷却に用いられる。冷媒サイクルは、給湯のための水の加熱をはじめとする多くの用途に利用される。

従来技術において、冷媒サイクルを循環する冷媒には、環境に排出してはいけないフロンガスや、その他の冷媒が使用されている。そのような冷媒が環境に漏出する可能性を低減するため、厳しい規制が課せられている。冷媒サイクル設計者に課せられた従来からの課題のひとつは、システムから冷媒を排出するときや、システムに冷媒を追加するときの問題である。従来技術では、膨張弁の両側に１つずつの弁を配置する一対のサービス弁が使われていた。これらの弁は、冷媒をシステムから排出させる際には開かれ、このとき、液体冷媒が除去されても蒸気は回収されるように、これら２つの弁口に回収システムが設けられていた。この複合システムは、漏出をできるだけ防ぐために必要であった。

近年、ＣＯ₂などの環境に優しい冷媒が開発されている。環境に優しい冷媒を使用する場合、冷媒が環境へ漏出することについて、懸念する必要は少ない。

開示した本発明の実施例において、環境に優しい冷媒を使用した冷媒サイクルのサービス機能は、単一の三方弁を備える。この単一の三方弁は、通常の冷媒サイクル動作時には、閉の位置にして使用することができる。また圧力試験をする場合には、冷媒サイクルの低圧側を隔離するように三方弁の位置を動かして使用することができる。そして冷媒サイクルに冷媒を追加する、または冷媒サイクルから冷媒を排出する際には、三方弁を中間の位置に動かして、冷媒サイクルの外部に導く排出口と冷媒ラインとを双方向に連通させることができる。このように本発明は、冷媒を冷媒サイクルに少しも戻すことなく、冷媒サイクルから冷媒を排出する場合の方法を提供する。本発明の方法を利用することによって、第２の弁を使わなくても済むようになる。

本発明のさまざまな特徴は、以下に記載する説明および図面により明らかになる。

冷媒サイクル２０を図１に示す。圧縮機２２が冷媒を圧縮し、圧縮機の下流にある凝縮器２４へ圧縮された冷媒を送る。凝縮器２４から出された冷媒は、膨張装置２６に送られる。この冷媒は、一対の冷媒ライン３２、３０を通って蒸発器２８に送られる。よく知られているように、冷媒サイクル２０が空調機である場合、この蒸発器は、環境に送り出される空気の調和に使用される。また凝縮器２４は、給湯システムの水の加熱に使用される。

サービス弁制御装置３４が三方弁３６を駆動し、ライン３０および／または３２と、排出口３８との連通を制御する。図１に示されている弁３６は、弁室３７の一方の面に着座し、ライン３２から排出口３８への冷媒の流れ、およびライン３０から排出口３８への冷媒の流れのいずれをも遮断することができる。図に示される位置に弁があるとき、冷媒サイクル２０は通常の動作を続ける。

図２は、ライン３２が排出口３８と連通しつつ、ライン３０は排出口３８と連通しない位置に弁３６を動かしたときの弁制御装置３４を示している。図２に示される位置にある排出口３８には、コンポーネント４０が繋がれている。このコンポーネント４０は、冷媒サイクル２０の内圧などを試験するための圧力試験コンポーネントである。図１および図２の位置は、従来技術でも利用されていた。

図３の位置は、ライン３０、３２の両方が排出口３８と連通する中間の位置である。排出口３８にはコンポーネント４２が繋がれている。コンポーネント４２は、ライン３０、３２の両方を介して冷媒サイクル２０に冷媒を注入するための供給容器などである。あるいは、冷媒サイクル２０から冷媒を排出する際に、弁３６をこの位置にすることで、ライン３０、３２の両方から冷媒を排出口３８へ送ることができる。本発明の方法において、冷媒は、冷媒サイクル２０から排出されるだけであり、従来技術のようにサイクルに戻されることはない。

従来技術による冷媒サイクル７０を図４に示す。図に示されている三方弁１３４は、弁室６２内で可動する第２の二方弁６０と連動する。弁６０は、通常は弁室６２の左手面に着座し、排出口６４が流体ライン１１０と連通しないようにしている。このとき冷媒は、通常の冷媒サイクル内を循環することができる。しかし、弁が図４に示されている位置にあるとき、冷媒は、冷媒サイクル７０から排出されている。回収システム６６、６８は、それぞれ排出口６４、３８に繋がれている。排出された冷媒は、液体分離器に送られる。ここで液体冷媒が取り除かれ、排出口３８に還流される。還流された冷媒には蒸気冷媒が含まれている。冷媒は、液体になって除去されるまで、システム内を循環し続け、排出口６４から排出され続ける。

本発明は１つの三方弁のみを用いて冷媒を排出する方法に関し、特に環境に優しい冷媒を用いた冷媒サイクルに適している。開示した実施例における環境に優しい冷媒はＣＯ₂である。本発明の方法により、二方弁６０を使わずに済むようになる。したがって本発明は、従来技術を単純化し、これまでより費用効率の優れた冷媒サイクルを提供する。

本発明の好適な実施例を開示したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、いくつかの改良を行うことができることを理解されるであろう。このため、本発明の特許請求の範囲および内容は、請求項を検討することにより定められたい。

本発明のサービス弁を組み込んだ冷媒サイクル。 本発明に関わるサービス弁の他の操作モード。 本発明に関わるサービス弁の他の操作モード。 従来技術の冷媒サイクル。

Claims (4)

1. 圧縮機と、
   放熱型熱交換器と、
   膨張装置と、
   吸熱型熱交換器と、
   を備え、
   前記放熱型熱交換器と前記吸熱型熱交換器との間に単一のサービス弁が備えられ、前記サービス弁は、上流圧力側に連通する第１の流体ラインと、下流圧力側に連通する第２の流体ラインと、を有し、前記サービス弁が、全閉の位置においては、排出口への流れを遮断しつつ、該サービス弁に流入する流れを通し、中間の位置においては、前記第１の流体ラインおよび第２の流体ラインから前記排出口への流れを通し、全開の位置においては、前記第１の流体ラインから前記排出口への流れを通しつつ、前記第２の流体ラインから前記排出口への流れを遮断する機能を提供することを特徴とする冷媒システム。
2. 前記冷媒がＣＯ₂であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. （１）放熱型熱交換器の下流の領域から弁室までの間を連通させる第１の流体ラインと、前記弁室とその下流にある吸熱型熱交換器とを連通させる第２の流体ラインと、を提供し、
   前記弁室内において、全開、全閉および中間の位置に移動することのできる可動弁であって、前記全閉の位置においては、前記第１流体ラインおよび第２流体ラインのいずれからの冷媒の排出口への流れをも遮断し、全開の位置においては、前記第１の流体ラインから前記排出口への冷媒の流れを通しつつ、前記第２の流体ラインから前記排出口への冷媒の流れを遮断し、前記中間の位置においては、前記第１の流体ラインおよび第２の流体ラインから前記排出口への流れをともに連通させる可動弁を提供するステップと、
   （２）前記可動弁を前記中間の位置に動かし、前記冷媒サイクルから冷媒を排出し、前記冷媒の排出が完了するまで冷媒を前記冷媒サイクルに戻さないステップと、
   を含む冷媒サイクルのサービス方法。
4. 前記冷媒がＣＯ₂であることを特徴とする請求項３に記載の方法。

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