JP4756622B2 - 満液式蒸発器を用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、満液式蒸発器からの未蒸発冷媒液滴を混入する低圧ガスより、冷媒ガスのみを圧縮機に吸入させるべく設けた液分離器を介して分離した液冷媒を蒸発器の低圧吸入部へ送給を行なう満液式蒸発器を用いた冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記満液式蒸発器を用いた冷凍サイクル装置は、図２に示す蒸発器５６に見るように、高圧液ライン５５より送られた高圧の冷媒液は膨張弁（フロート弁など）５７を経由して低温低圧の液冷媒と冷媒蒸気の混合状態となるが、冷媒液分離管５９ａでこの混合状態より液冷媒のみ分離し、伝熱管を内蔵する熱交換器５９ｂの下部より導入して該伝熱管の全域を液冷媒で覆い、管内を流れる被冷却媒体との熱交換により液冷媒を蒸発させ、蒸発ガスを上部の冷媒ガスタンク５９に留め、低圧ガスライン６０、ガス吸入ライン６５を経由して圧縮機５０に吸入される構造にしている。
上記熱交換は、熱交換器５９ｂ内の液が沸騰状態に置かれフォーミングを起しながら行なわれるため、満液蒸発器から圧縮機へ送られる低圧ガスは多量の未蒸発冷媒液滴を含有している。
そこで、圧縮機５０への吸入の手前に液分離器６１を設け、前記未蒸発冷媒液滴を該液分離器６１内へ補足分離し冷媒ガスのみをガス吸入ライン６５を介して圧縮機５０に吸入させ、液バックによる圧縮機事故を防止している。
【０００３】
前記液分離器６１により分離された液冷媒は、自然落下で液分離器６１の下方に設置された液溜め器６２に溜まる構造にしており、前記液溜め器６２に溜まった液冷媒は、下方に位置する高圧受液器５４に液戻しライン６４を介して自然落下により戻しているが、従来より一般に下記に示す方式によって行なわれている。
ａ、ダンプトラップ式、
ｂ、プレッシャリフト式
ｃ、ポンプ全圧圧送式
ｄ、ポンプ均圧圧送式
ｅ、インゼクタリフト式
等がある。その代表的構造であるダントラップ式による液戻しに付き図２により説明する。
【０００４】
本方式は、液分離器が高圧受液器の近くの高い位置に設置された場合に用いられる一般的な方法である。
図２に見るように、圧縮機５０、油分離器５１、高圧ガスライン５２、凝縮器５３、高圧受液器５４、高圧液ライン５５、蒸発器５６、５６、…、低圧ガスライン６０、液分離器６１、ガス吸入ライン６５とよりなる冷凍サイクル装置において、
液分離器６１と高圧受液器５４との間に、液溜め器６２を配し、該液溜め器の上下に２個の逆止め弁６３ａ、６３ｂと低圧案内自動弁６０ａ、高圧案内自動弁５２ａ及びフロートスイッチ６２ａを組み込み、該フロートスイッチ６２ａの電気信号で前記低圧案内自動弁６０ａ、前記高圧案内自動弁５２ａをそれぞれ開閉し、液分離器６１で分離された未蒸発冷媒液滴よりなる液冷媒を液戻しライン６４を介して高圧受液器５４に落としている。
【０００５】
則ち、下記過程を経て高圧受液器５４への液戻しが行なわれている。
ａ、蒸発器５６よりの未蒸発冷媒液滴を含む低圧ガスは、低圧ガスライン６０を介して液分離器６１へ導入され、液冷媒とガスに分離し、分離したガスのみはガス吸入ライン６５を介して圧縮機５０へ吸入させるとともに、前記分離された液冷媒は自然落下で液分離器６１の下方に設けた液溜め器６２へ逆止弁６３ａを経由して溜まる。
ｂ、液溜め器６２に規定レベルまで液冷媒が溜まると、フロートスイッチ６２ａの作動により低圧案内自動弁６０ａが閉じ、高圧案内自動弁５２ａが開く。
ｃ、高圧案内自動弁５２ａが開くと液溜め器６２は低圧状態から高圧状態に昇圧され、高圧受液器５４内の圧力と同じ圧力になり溜まった液冷媒は液戻しライン６４を通り逆止弁６３ｂを経由して自然落下して高圧受液器５４に排出される。
ｄ、所定設定時間後に高圧案内自動弁５２ａが閉じ、低圧案内自動弁６０ａが開き液溜め器６２が低圧に変化し再び液分離器６１から液冷媒の落下が始まりこれを繰り返す。
【０００６】
前記ダンプトラップ方式以外に、
液溜め器６２に受けた液冷媒を高圧受液器５４に直接ポンプにより戻す方法が考えられるが、最も基本的なこの方法は圧力差の大きい適当なポンプに良いものがなく普及していない。
なお、ダンプトラップ式と、同じように液溜め器６２を自動弁を用いて高圧としてポンプを作動させるもので液溜め器６２と高圧受液器５４の落差がダンプトラップ式のようにとれない場合に使用する方式もある。
また、液分離器６１と高圧受液器５４の落差が少ない場合に使用するもので、該液分離器６１の底部に溜まった液冷媒を高圧ガスを用いてノズルより吹き出して液を液溜め器６２に運び上げる。以下高圧受液器５４に落とす方式はダンプトラップ式と同様な方式を取るインゼクタリフト式がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の液戻し方式は、自然落下を利用したもので、液分離器６１から液溜め器６２への自然落下の高さ、及び液溜め器６２から高圧受液器５４の自然落下の高さの確保が絶対条件として要求されている。
前記液溜め器６２の低圧と高圧の切り替えの際の逆止弁や前記自動弁の作動不良に起因する装置運転上重大な支障を与え得る問題点を内蔵している。
また、前記圧力の切り替えで低圧から高圧に変化させる際、低温から高温に変化するので適当な防熱装置を設ける必要があり、また温度変化による損傷を防ぐために耐食等の対策が必要である。
また、液溜め器、低圧・高圧切り替え弁、液冷媒の入れ・出し逆止弁等構成部品が多く複雑である。
等の問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、構造が簡単で、液分離器、液溜め器、高圧受液器との取り付け位置の高さ等の制限の受けることがなく、信頼性の高い、低温・低圧で常時作動する満液式蒸発器を用いた冷凍サイクル装置の提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図1に示すように満液式蒸発器５６よりの未蒸発冷媒液滴を含む低圧ガスを液分離器１０に導入する低圧ガスライン６０と、
該液分離器１０で液冷媒とガスに分離し、分離したガスのみを圧縮機５０へ吸入させるガス吸入ライン６５と、
前記圧縮機５０で圧縮された高圧冷媒ガスを凝縮器５３で凝縮し、該凝縮した高圧冷媒液を前記満液式蒸発器５６側に給送する高圧液ライン５５と、
液溜め部１０ａと蒸発器５６の低圧冷媒供給部５８とを結ぶ液戻しライン１４とを具え、
前記満液式蒸発器５６の冷媒出口を前記低圧ガスライン６０に接続し且つ、前記高圧液ライン出口端を膨張弁５７を介して前記満液式蒸発器５６の低圧冷媒供給部５８に接続させた冷凍サイクル装置であって、
前記液分離器１０を、低圧ガスラインに接続された液分離部１０ｂ上部に、下部に液溜め部10aを持つ垂直液分離器として構成するとともに、前記液溜め部10aの底部に取り付けた液戻しライン１４を液戻しポンプ12及び逆止弁13を介して前記高圧液ライン５５の膨張弁５７出口側に接続し、
更に前記液溜め部10aに設けたフロートスイッチ11により溜り液の規定レベルの到達を検知し前記液戻しポンプ１２により該溜り液の送給により液戻しを開始し且つ前記液溜め部の溜り液の所定量送給毎に送給停止を繰り返し行なうように構成したことを特徴とする満液式蒸発器を用いた冷凍サイクル装置にある。
【００１０】
本発明は、満液式蒸発器から送られる低圧ガスより、圧縮機の手前に液分離器を設けガスのみを分離して圧縮機に送るとともに、分離した液冷媒を蒸発器へ戻す冷凍サイクル装置に係わるもので、
低圧ガスよりガスと液冷媒に分離する液分離部とその下部に分離した液冷媒を溜める液溜め部を下部に持つ一体状に構成された垂直液分離器と、前記溜められた液冷媒を液溜め部より満液式蒸発器の低圧冷媒供給部へ戻す液戻しラインと、該液戻しラインに液戻しポンプを設けるとともに液溜め部にフロートスイッチ等を設けて該フロートスイッチ等により液溜め部の溜り液の規定レベルへの到達を検知して液戻しポンプにより前記溜り液の送給により液戻しを開始する送給部とより構成したものである。
【００１１】
また、前記請求項１記載の液戻しは、前記液戻しポンプの後段に逆止弁を設け、前記液溜め部の溜り液の所定量送給毎に送給停止を繰り返し行なう構成とするのが良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の満液式蒸発器を用いた冷凍サイクル装置の概略の構成を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の満液式液戻し装置１５は、下部に液溜め部１０ａ、上部に液分離部１０ｂを配した一体構造の垂直型液分離器１０と、前記液溜め部１０ａの底部と満液式蒸発器の５６の低圧冷媒供給部５８とを結ぶ液戻しライン１４とより構成し、前記液溜め部１０ａには溜り液を形成する液冷媒が規定レベルに達したどうかを検出するフロートスイッチ１１を設けるとともに、前記液戻しライン１４には液ポンプ１２と逆止弁１３とを設け送給部を構成する。
【００１４】
上記構成により、垂直型液分離器１０の液分離部１０ｂにおいて低圧ガスライン６０より導入された液滴を含む低圧ガスより液冷媒を分離し、ガスのみを下流のガス吸入ライン６５を介して圧縮機５０に吸入させるとともに、分離した前記液冷媒は前記液分離部１０ｂの下部に位置する液溜め部１０ａに落下させ溜り液は低圧冷媒液を形成する。
そして、溜められた液冷媒である溜り液は液ポンプ１２により、逆止弁１３、液戻しライン１４を介し蒸発器５６の低圧冷媒供給部５８へ強制的に直接送給される。
【００１５】
なお、前記液送給部を形成する液溜め部１０ａに設けたフロートスイッチ１１により溜められた溜り液の規定レベルへの到達を検知させ、該検知により前記ポンプ１２を作動させ前記低温冷媒液の送給を所定量だけ行なわせて、所定量送給後は送給を停止させる。そして、フロートスイッチにより再び規定レベル到達を検知させ、再び前記冷媒液の送給を繰り返す構成にしてある。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の上記構成により下記の効果を奏する。
ａ、従来の自然落下を必須条件とした液戻り装置に見られる、液分離器の他の構成部材に対する高さ方向の位置規制を受けることがない。
ｂ、液溜め器、低圧・高圧案内自動弁、液入れ・液出し逆止弁等の構成部品の削減が図れ、コスト削減に貢献する。
ｃ、常時低圧で各切り替え操作が行なわれ、従来型に見られた低圧案内自動弁と高圧案内自動弁の切り替えの際に、逆止弁や案内自動弁の作動不良が起きることがなく、信頼性が高い。
ｄ、常時、低圧 ・低温での液戻しが行なわれる構成のため、高い耐用年数を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の満液式蒸発器の液戻し装置の概略の構成を示す図である。
【図２】 従来の満液式蒸発器の液戻し装置の一実施例の概略の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 垂直型液分離器
１０ａ 液溜め部
１０ｂ 液分離部
１１ フロートスイッチ
１２ 液ポンプ
１３ 逆止弁
１４ 液戻しライン
１５ 満液式液戻し装置

Claims (1)

1. 満液式蒸発器よりの未蒸発冷媒液滴を含む低圧ガスを液分離器に導入する低圧ガスラインと、
   該液分離器で液冷媒とガスに分離し、分離したガスのみを圧縮機へ吸入させるガス吸入ラインと、
   前記圧縮機で圧縮された高圧冷媒ガスを凝縮器で凝縮し、該凝縮した高圧冷媒液を前記蒸発器側に給送する高圧液ラインと、
   液溜め部と蒸発器の低圧冷媒供給部とを結ぶ液戻しラインとを具え、
   前記満液式蒸発器の冷媒出口を前記低圧ガスラインに接続し且つ、前記高圧液ライン出口端を膨張弁を介して前記満液式蒸発器の低圧冷媒供給部に接続させた冷凍サイクル装置であって、
   前記液分離器を、低圧ガスラインに接続された液分離部を上部に、下部に液溜め部を持つ垂直液分離器として構成するとともに、前記液溜め部の底部に取り付けた前記液戻しラインを液戻しポンプ及び逆止弁を介して前記高圧液ラインの膨張弁出口側に接続し、
   更に前記液溜め部に設けたフロートスイッチにより溜り液の規定レベルの到達を検知し前記液戻しポンプにより該溜り液の送給により液戻しを開始し且つ前記液溜め部の溜り液の所定量送給毎に送給停止を繰り返し行なうように構成したことを特徴とする満液式蒸発器を用いた冷凍サイクル装置。

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