JPH04340062A - 冷凍サイクル - Google Patents

冷凍サイクル

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JPH04340062A
JPH04340062A JP13848491A JP13848491A JPH04340062A JP H04340062 A JPH04340062 A JP H04340062A JP 13848491 A JP13848491 A JP 13848491A JP 13848491 A JP13848491 A JP 13848491A JP H04340062 A JPH04340062 A JP H04340062A
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JP
Japan
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compressor
refrigerant
refrigeration cycle
auxiliary compressor
auxiliary
Prior art date
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Pending
Application number
JP13848491A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Nakabo
正 中坊
Koichi Endo
浩一 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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Publication of JPH04340062A publication Critical patent/JPH04340062A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • F25B2400/0751Details of compressors or related parts with parallel compressors the compressors having different capacities
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/14Power generation using energy from the expansion of the refrigerant

Landscapes

  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,ルームエアコン等に用
いられる冷凍サイクルに関する。
【0002】
【従来技術】従来,エアコン等に用いる冷凍サイクルに
おいては,凝縮機により液化された冷媒を減圧するため
の減圧機構として膨張機を用い,該膨張機で回収したエ
ネルギを圧縮機の動力として利用するようにしたものが
提案されている(例えば,特開昭61−96370号公
報)。上記冷凍サイクルは,図5に示すごとく,冷媒を
昇圧する主圧縮機91と,昇圧された冷媒を液化する凝
縮機92と,液化された冷媒を減圧する膨張機93と,
減圧された冷媒を気化する蒸発器94と,膨張機93に
より駆動される動力回収用の補助圧縮機95とよりなる
。該補助圧縮機95は,主圧縮機91に対して直列に接
続している。
【0003】
【解決しようとする課題】しかしながら,従来の冷凍サ
イクルにおいては,主圧縮機91と補助圧縮機95とを
直列に接続しているため,該補助圧縮機95には主圧縮
機91と同一の冷媒を流す必要がある。したがって,主
圧縮機91の容量と補助圧縮機95の容量とを同一とし
た場合は,該補助圧縮機95は主圧縮機91と同一の回
転数で回す必要がある。また,仮に主圧縮機91の容量
に対して補助圧縮機95の容量を半分とした場合は,該
補助圧縮機95は主圧縮機91の倍の回転数で回す必要
がある。そのため,実際は補助圧縮機95は主圧縮機9
1と同一容量にする必要があり,該補助圧縮機95を大
幅に小型化することはできなかった。その結果,従来の
冷凍サイクルにおいては,動力回収が小さい場合,補助
圧縮機に必要な冷媒量が流れず,逆に能力低下する場合
があった。
【0004】この点について,図6に示すモリエル線図
を用いて説明する。即ち,上記のごとく,補助圧縮機を
小型化することができないため,冷暖房負荷が低くて冷
媒流量が少ない時には,補助圧縮機は冷凍サイクルにと
って逆に負荷となる。そのため,図6に示すごとく,低
圧圧損が増大し,逆に冷凍サイクルの性能が低下するこ
ととなる。なお,図6において,符号Aは上記低圧圧損
が生じている状態を示すモリエル線図,符号Bは低圧圧
損がないと仮定した場合のモリエル線図を示す。本発明
は,かかる従来の問題点に鑑み,動力回収用の補助圧縮
機を小型化して,動力回収が小さい場合においても効率
良く作動することができる,冷凍サイクルを提供しよう
とするものである。
【0005】
【課題の解決手段】本発明は,冷媒を昇圧する主圧縮機
と,昇圧された冷媒を液化する凝縮機と,液化された冷
媒を減圧する膨張機と,減圧された冷媒を気化する蒸発
器と,上記膨張機により駆動される動力回収用の補助圧
縮機とよりなる冷凍サイクルにおいて,上記補助圧縮機
は,上記主圧縮機に対して並列に設けたバイパス経路に
介設してあることを特徴とする冷凍サイクルにある。本
発明において最も注目すべきことは,動力回収用の補助
圧縮機を,主圧縮機に対して並列に接続したことにある
【0006】本発明においては,上記バイパス経路を流
れる冷媒の流量,即ちバイパス流量に応じて,補助圧縮
機の容量を設定することが望ましい。これにより,低負
荷においても,該補助圧縮機を確実に作動させることが
可能となる。例えば,上記主圧縮機の容量を300cc
とした場合には,バイパス流量としては主圧縮機の容量
の約2〜3%程度で良いことから,約10cc程度の補
助圧縮機を主圧縮機と同一回転で回すこととなる。した
がって,本発明の並列接続の場合は,従来の直列接続の
場合と比較して,補助圧縮機は主圧縮機に対して1/3
0以下の容量で良いこととなる。
【0007】また,上記膨張機と補助圧縮機との間には
クラッチを介設することが望ましい(図3参照)。これ
により,負荷が極めて小さくなって,補助圧縮機を回転
することができないおそれがある場合には,膨張機と補
助圧縮機とを切り離すことが可能となる。また,上記補
助圧縮機の出口に流量弁を設け,蒸発器出口の過熱度が
一定となるように,補助圧縮機に負荷をかけて膨張機を
制御することが望ましい(図4参照)。これにより,全
域において効率の良い運転が可能となる。
【0008】
【作用及び効果】本発明においては,冷媒は,主圧縮機
及び補助圧縮機により昇圧されて,高温高圧のガス冷媒
となる。その後,冷媒は,凝縮機により凝縮されて,液
冷媒となり,更に膨張機により蒸発器の圧力まで減圧さ
れる。そして,該蒸発器により蒸発させられて,低圧の
ガス冷媒となり,主圧縮機及び補助圧縮機に戻る。上記
膨張機により減圧する過程で動力を取り出し,この動力
を補助圧縮機により冷媒を圧縮する仕事として回収する
。このとき,該補助圧縮機には,蒸発器により気化され
た冷媒の一部が,バイパス経路を介して供給される。
【0009】このように,補助圧縮機は,動力回収に見
合った量の冷媒のみを圧縮するため,大幅に小型化する
ことが可能となる。また,補助圧縮機が小型になった分
,その最低限必要な作動動力が小さくなる。そのため,
動力回収が小さい場合においても,冷凍サイクルに十分
な性能を発揮させることが可能となる。それ故,本発明
によれば,動力回収用の補助圧縮機を小型化して,動力
回収が小さい場合においても効率良く作動することが可
能な,冷凍サイクルを提供することができる。
【0010】
【実施例】
実施例1 本発明の実施例1にかかる冷凍サイクルにつき,図1及
び図2を用いて説明する。本例の冷凍サイクルは,図1
に示すごとく,冷媒を昇圧する主圧縮機91と,昇圧さ
れた冷媒を液化する凝縮機92と,液化された冷媒を減
圧する膨張機93と,減圧された冷媒を気化する蒸発器
94と,膨張機93により駆動される動力回収用の補助
圧縮機1とよりなる。該補助圧縮機1は,主圧縮機91
に対して並列に設けたバイパス経路32に介設してある
【0011】上記主圧縮機91としては,300ccの
容量のものを用いている。また,補助圧縮機1としては
,10ccの容量のものを用いている。上記主圧縮機9
1と凝縮機92と膨張機93と蒸発器94は,主経路3
1により直列に接続してある。上記バイパス経路32は
,蒸発器94の出口と凝縮機92の入口との間を接続し
てあり,バイパス経路32には補助圧縮機1と逆止弁2
とを介設してある。即ち,補助圧縮機1は,主圧縮機9
1に対して並列に接続してある。
【0012】本例の冷凍サイクルは,上記のように構成
されているので,次の作用効果を呈する。即ち,主圧縮
機91及び補助圧縮機1より凝縮機92に送り込まれた
高温高圧のガス冷媒は,該凝縮機92により凝縮されて
液冷媒となる。その後,冷媒は,膨張機93により蒸発
器94の圧力まで減圧され,蒸発器94に送り込まれる
。そして,冷媒は該蒸発器94により蒸発させられて,
低圧のガス冷媒となる。その後,冷媒は,主圧縮機91
及び補助圧縮機1に戻り,該主圧縮機91及び補助圧縮
機1により昇圧される。上記膨張機93により減圧する
過程で動力を取り出し,この動力を補助圧縮機1により
冷媒を圧縮する仕事として回収する。
【0013】上記蒸発器94により気化された冷媒は,
その出口において主経路31とバイパス経路32とに分
流する。このとき,主経路31側には冷媒の大部分が流
れ,一方バイパス経路32側には冷媒の約2〜3%が流
れる。この少量の冷媒は,バイパス経路32を介して上
記補助圧縮機1に供給される。このように,補助圧縮機
1は動力回収に見合った量の冷媒のみを圧縮するため,
従来のように主圧縮機91と同量の冷媒を流す必要がな
い。そのため,上記のごとく,補助圧縮機1は主圧縮機
91と比較して大幅に小型化することができる。また,
補助圧縮機1が小型になった分,その最低限必要な作動
動力が小さくなる。そのため,動力回収が小さい低負荷
時においても,補助圧縮機1を効率良く作動させて,冷
凍サイクルに十分な性能を発揮させることができる。
【0014】上記冷凍サイクルをモリエル線図を用いて
説明する。図2に示すごとく,点aで示される蒸発器に
おいて蒸発したガス冷媒は,主圧縮機及び補助圧縮機に
より圧縮されて,点bの状態となる。次に,冷媒は,凝
縮機において冷却され,点cで示す液相となる。この高
圧の液相冷媒は,膨張機において仕事をするため,この
仕事分だけエンタルピが減少して,点dの状態となる。 一方,通常の膨張弁を用いて減圧した場合には,減圧後
の冷媒状態は,点d’の状態となる。
【0015】したがって,冷媒容量は,点d’と点dと
の間のエンタルピ差だけ増える。また,膨張機による動
力回収も同時に行うことができる。そのため,冷凍サイ
クル全体としての効率を一層向上させることができる。 また,従来のように低圧圧損が増大することもない(図
6参照)。このように,本例によれば,動力回収用の補
助圧縮機1を大幅に小型化して,動力回収が小さい場合
においても,冷凍サイクルを効率良く作動させることが
できる。
【0016】実施例2 実施例2にかかる冷凍サイクルにつき,図3を用いて説
明する。本例においては,前記実施例1に示した補助圧
縮機1と膨張機93とを,電磁クラッチ4により接続す
る。その他は,前記実施例1と同様である。
【0017】本例の冷凍サイクルは,上記のように構成
されているので,前記実施例1と同様の作用効果を得る
ことができる。更には,負荷が極めて小さくなり,補助
圧縮機1を回すことができないおそれがある場合には,
クラッチ4を切って,補助圧縮機1と膨張機93とを切
り離すことができる。
【0018】実施例3 実施例3にかかる冷凍サイクルにつき,図4を用いて説
明する。本例の冷凍サイクルは,いわゆる能力制御を行
うためのものである。本例においては,前記実施例1に
示した蒸発器94の出口に温度センサ51を設ける。ま
た,補助圧縮機1の出口に流量弁52を設ける。そして
,温度センサ51と流量弁52とを電気的に接続する。 その他は,前記実施例1と同様である。
【0019】本例の冷凍サイクルは,上記のように構成
されているので,前記実施例1と同様の作用効果を得る
ことができる。また,蒸発器94の出口における過熱度
を温度センサ51により検出している。そして,この過
熱度が一定となるように,流量弁52により補助圧縮機
1に負荷をかけて,膨張機93を制御している。これに
より,全域において,効率の良い冷凍サイクルの運転を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1にかかる冷凍サイクルの系統図。
【図2】実施例1の冷凍サイクルのモリエル線図。
【図3】実施例2にかかる冷凍サイクルの要部説明図。
【図4】実施例3にかかる冷凍サイクルの系統図。
【図5】従来の冷凍サイクルの系統図。
【図6】従来の冷凍サイクルのモリエル線図。
【符号の説明】
1...補助圧縮機, 31...主経路, 32...バイパス経路, 4...電磁クラッチ, 51...温度センサ, 52...流量弁, 91...主圧縮機, 92...凝縮機, 93...膨張機, 94...蒸発器,

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  冷媒を昇圧する主圧縮機と,昇圧され
    た冷媒を液化する凝縮機と,液化された冷媒を減圧する
    膨張機と,減圧された冷媒を気化する蒸発器と,上記膨
    張機により駆動される動力回収用の補助圧縮機とよりな
    る冷凍サイクルにおいて,上記補助圧縮機は,上記主圧
    縮機に対して並列に設けたバイパス経路に介設してある
    ことを特徴とする冷凍サイクル。
JP13848491A 1991-05-14 1991-05-14 冷凍サイクル Pending JPH04340062A (ja)

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