JPH0478901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は混合冷媒を用いた冷凍機、詳しくは、
冷媒回路内に高沸点冷媒と低沸点冷媒との混合冷
媒を封入すると共に、前記回路内に高沸点冷媒リ
ツチの液冷媒を貯留制御することによつて、該冷
媒回路内を循環する冷媒の組成比を変更し、冷凍
能力を調節できるようにした冷凍機に関する。

（従来技術） 本出願人は特願昭59−177189号において、混合
冷媒を封入したこの種冷凍機を提案している。

このものを第４図に基づいて概略説明すると、
凝縮器５０と蒸発器５１とを接続する液管５２
に、吸入冷媒の過熱状態とする抵抗値に設定した
第１キヤピラリーチユーブ５３を介装する一方、
該第１キヤピラリーチユーブ５３と並列に、該キ
ヤピラリーチユーブ５３よりも抵抗値が小さく吸
入冷媒を湿り状態とする第２キヤピラリーチユー
ブ５４と開閉弁５５との直列回路を接続してい
る。

また、前記蒸発器５１と圧縮器５６とを接続す
るガス管５７に、液冷媒を貯留可能としたアキユ
ムレータ５８と、補助アキユムレータ５９とを介
装している。

かくして、前記開閉弁５５を閉鎖することによ
り、吸入冷媒が適性な過熱状態に調節されるの
で、前記アキユムレータ５８には液冷媒が留まら
ず、従つて、冷媒回路の循環冷媒は、封入した当
初の組成比となり、所定の冷凍能力を発揮する一
方、 前記開閉弁５５を開放すると、前記吸入冷媒が
湿り状態になり、この冷媒中の液冷媒が前記アキ
ユムレータ５８に貯留されていくのである。しか
も、この貯留される冷媒は高沸点冷媒リツチの液
冷媒であるから、前記回路内を循環する冷媒は当
初の組成比に対して低沸点冷媒リツチの混合冷媒
となり、かくして、冷凍能力が増大する側に能力
制御されるのである。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上記従来のものにおいては、前記ア
キユムレータ５８に高沸点冷媒リツチの液冷媒を
貯留するために、前記膨張機構として作用させる
キヤピラリーチユーブの抵抗を小さくして、吸入
冷媒を積極的に湿り状態としなければならず、こ
の結果、前記蒸発器５１の蒸発温度が最適蒸発温
度より高い温度になつてしまう問題があつた。

しかして、本発明は、前記蒸発器の入口側に設
ける膨張機構を、吸入冷媒が適正な過熱状態とな
るように設定した場合においても、混合冷媒の特
性として、一般に前記蒸発器の出口側冷媒には高
沸点冷媒リツチの未蒸発液冷媒が残ることに着目
して発明したものであつて、吸入冷媒中に残存す
る高沸点冷媒リツチの未蒸発液冷媒を重力分離し
て貯留する容器を、前記圧縮機に至るガス管に設
けることによつて、吸入冷媒を湿り制御しなくと
も適正な過熱状態で運転できながら、冷媒回路内
の循環冷媒の組成比を変更して能力調節が行え、
しかも組成比の変更時、貯溜する高沸点冷媒の純
度を上げて低沸点冷媒リツチに変更でき、能力増
大を有効に行えるようにする点にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の構成を第１図に基づいて説明すると、
冷媒回路に高沸点冷媒と低沸点冷媒との混合冷媒
を封入すると共に、蒸発器４の入口側の液管１１
に過熱度制御用の膨張機構３を設ける冷凍機にお
いて、前記蒸発器４と圧縮器１とを接続するガス
管８に、該ガス管８から下方に延びる第１通路１
０を介して、このガス管８を流通する高沸点液冷
媒を重力分離する液溜容器９を接続する一方、該
液溜容器９に貯留する高沸点冷媒を追い出す追出
し手段を設けると共に、この追出し手段は、加熱
量調節可能な加熱手段を備えているのである。

尚、第１図中、２は凝縮器、５はアキユムレー
タである。

前記追出し手段は、第１図に示すように、前記
液溜容器９と前記冷媒回路の高圧または中間圧域
とを開閉弁１２を介して接続する第２通路１３
と、前記液溜容器９と前記ガス管８とを減圧機構
１４を介して接続する第３通路１５と、前記第１
通路１０に介装する前記ガス管８から前記液溜容
器９への流れのみを許す逆止弁１６とから形成
し、前記第２通路１３から導入する冷媒回路中の
圧力を利用して前記液溜容器９内に貯留する高沸
点冷媒リツチの液冷媒を、前記第３通路１５から
圧力的に追い出すようにしてもよい。

また、前記追出し手段は、第３図に示すよう
に、前記液溜容器９に吐出ガスを利用した加熱手
段（熱交換チユーブ１８）を設けて、該加熱手段
のみにより前記液溜容器９に貯留される液冷媒を
加熱蒸発させて該容器９から追い出すようにして
もよい。

（作用） 前記膨張機構３の抵抗を吸入ガス冷媒が適性な
過熱状態となるように調節しても、前記蒸発器４
から前記圧縮機１に至る前記ガス管８を流通する
冷媒中には、高沸点冷媒リツチの未蒸発液冷媒が
残存するのであり、従つて、前記追出し手段を作
用させない場合には、吸入冷媒が前記ガス管８を
流通する過程で、該冷媒中に含まれる未蒸発液冷
媒が、前記第１通路１０接続部において、その重
力により該第１通路１０を介して落下して前記吸
入冷媒から分離され、前記液溜容器９に貯留され
ていくのである。この結果、簡単な構成で循環冷
媒中の高沸点冷媒の組成比を低下させることがで
き、また、蒸発温度を最適に設定できるから、冷
凍能力を有効に増大することになるのである。

一方、前記追出し手段により前記液溜容器９内
の冷媒を冷媒回路の循環回路中に追い出すと、循
環冷媒中の高沸点冷媒の組成比が上昇するから冷
凍能力が減少するのである。

例えば、第１図のものにおいては、前記第２通
路１３に設けた開閉弁１２を開放すると、高圧ま
たは中間圧の循環冷媒が前記第２通路１３を介し
て前記液溜容器９に流入し、この圧力冷媒により
前記液溜容器９に貯留されていた高沸点冷媒リツ
チの液冷媒が前記第３通路１５を介して前記ガス
管８に追い出されるのである。

しかも、第１図のものにおいて、前記追出し手
段に加熱量調節可能な加熱手段を備えているか
ら、この加熱手段により前記液溜容器９の温度
を、該容器９に貯留される高沸点冷媒の蒸発圧力
相当飽和温度よりやゝ低い温度に保つことがで
き、従つて、前記容器９内により高沸点冷媒の純
度の高い冷媒が貯留できるのであつて、前記循環
冷媒の組成比をより低沸点冷媒リツチ側に変更で
き、能力変更範囲をより拡大できるのである。

第１実施例 第１図に示すものは、圧縮機１、凝縮器２、過
熱度制御用の電気式膨張弁３、蒸発器４及びアキ
ユムレータ５を順次接続して冷媒回路を形成して
いる。

そして、この冷媒回路に、低沸点冷媒となるＲ
２２と高沸点冷媒となるＲ１１４とを３対１の割
合で混合して成る混合冷媒を封入している。

また、前記膨張弁３は、前記圧縮機１への吸入
冷媒を適性な過熱度に制御するように調節してい
る。

尚、６は受液器で、７は補助アキユムレータで
ある。

以上のごとく構成する冷凍機において、前記蒸
発器４と前記圧縮機１とを接続するガス管８にお
ける前記アキユムレータ５の流入側に液溜容器９
を接続するのである。詳しくは、前記ガス管８
に、該ガス管８から下方に延びる第１通路１０を
接続し、該通路１０の下方出口側に空洞容器から
成る前記液溜容器９を接続するのである。

かくして、前記ガス管８を流通する吸入冷媒中
の高沸点液冷媒が、その重力により前記第１通路
１０は接続部から、該通路１０を介して前記液溜
容器９に落下し、該液溜容器９に貯留されるよう
にしているのである。

また、前記冷媒回路の高圧域、例えば、前記凝
縮器２と前記蒸発器４とを接続する液管１１にお
ける前記膨張弁３の流入側部分と、前記液溜容器
９とを開閉弁１２を介装する第２通路１３により
接続する一方、前記ガス管８における前記アキユ
ムレータ５と補助アキユムレータ７との間と、前
記液溜容器９とを、キユピラリーチユーブ１４を
介装する第３通路１５で接続し、更に、前記第１
通路１０に前記ガス管８から前記液溜容器９への
流れのみを許す逆止弁１６を介装するのである。

かくして、これら第２通路１３、第３通路１４
及び前記逆止弁１６により前記液溜容器９に貯留
された高沸点液冷媒を該容器９から循環回路内に
追い出す追出し手段を形成しているのであつて、
前記第２通路１３に介装した前記開閉弁１２を開
放することにより、前記液管１１から前記液溜容
器９に高圧液冷媒を流入させ、前記液溜容器９に
貯留されていた高沸点液冷媒を前記第３通路１４
を介して順次追い出して、該液溜容器９内の冷媒
をこの高圧液冷媒に置き換えられるようにしてい
る。

また、前記液溜容器９に熱交換チユーブ１８を
巻装すると共に、該チユーブ１８に、前記圧縮機
１の吐出ガス管１７から分岐して吐出ガスの一部
をバイパスさせるバイパス管１９を接続し、か
つ、このバイパス管１９に電磁開閉弁２０を介装
して、この電磁開閉弁２０の開閉制御にを行うこ
とにより前記液溜容器９の温度を調節できる加熱
量調節可能な加熱手段を設けるのである。

このような加熱量調節可能な加熱手段を設ける
理由は、前記液溜容器９は該容器９に貯留される
液冷媒の蒸発温度以下の温度、例えば、前記した
ように20〜30℃に保たれていればよいのである
が、前記熱交換チユーブ１８の巻装により構成す
る加熱手段の前記開閉弁２０の開閉制御により前
記容器９の温度を前記高沸点冷媒の蒸発圧力相当
飽和温度よりやゝ低い温度に保つことができ、斯
かる温度に保つことにより、前記容器９内により
高沸点冷媒の純度の高い冷媒が貯留でき、前記循
環冷媒の組成比をより低沸点冷媒リツチ側に変更
でき、能力変更範囲をより拡大できるようにする
ためである。

尚、前記第３通路１５には前記キヤピラリーチ
ユーブ１４に換えて他の減圧機構を介装してもよ
い。

以上のごとく構成する冷凍機の作用を以下説明
する。

前記冷凍機の能力を増大させる場合には、前記
第２通路１３に介装した前記開閉弁１２を閉鎖す
るのである。

しかして、吸入冷媒は前記膨張弁３により適性
な過熱度に制御されているが、前記蒸発器４から
流出する冷媒中には、蒸発遅れを生じる高沸点冷
媒リツチの液冷媒が未蒸発液冷媒として残存して
いる。この未蒸発液冷媒を含む吸入冷媒が前記ガ
ス管８を流通し、前記第１通路１０の接続部に至
ると、該接続部において、前記未蒸発液冷媒がそ
の重力により前記第１通路１０を介して前記液溜
容器９へと落下していくのである。かくして、該
液溜容器９に高沸点冷媒リツチの液冷媒が貯留さ
れていくのである。

従つて、前記冷媒回路を循環する冷媒における
高沸点冷媒の組成比が減少していき、換言する
と、循環冷媒中の低沸点冷媒の組成比が上昇する
ので冷凍能力が増大するのである。

また、このとき、前記液溜容器９の温度は前記
加熱手段による加熱量調節により前記高沸点冷媒
の蒸発圧力相当飽和温度よりやゝ低い温度に保た
れており、前記液溜容器９には、純度の高い高沸
点冷媒を貯溜し、低沸点冷媒リツチの組成比にし
ている。

一方、前記冷凍機の能力を上記した状態から低
下させる場合には、前記第２通路１３に介装た前
記開閉弁１２を開放するのである。

かくすると、前記液管１１を流通する高圧液冷
媒、即ち、冷媒回路の循環冷媒が前記第２通路１
３を介して前記液溜容器９に流入するのである。
このため、該容器９に貯留されていた液冷媒は、
前記高圧液冷媒と混合されて、この高圧液冷媒と
共に前記第３通路１４から減圧されて前記ガス管
８に流出するのである。そして、やがて前記液溜
容器９内には前記冷媒回路の循環冷媒と同じ組成
比の液冷媒が滞留することになるのである。

従つて、循環冷媒の組成比が冷媒回路に封入し
た混合冷媒の封入当初の組成比に戻り、換言する
と、前記循環冷媒中の高沸点冷媒の組成比が前記
した状態よりも高くなり、冷凍能力が低下するの
である。

尚、前記第１通路１０に前記逆止弁１６を介装
しているから、該通路１０を介して前記液溜容器
９から前記ガス管８に液冷媒が逆流することはな
い。

また、上記実施例において、前記第３通路１５
の前記液溜容器９への接続箇所は、該容器９の上
部位置でもよい。

また、前記第２通路１３の流入側は、前記冷媒
回路における高圧ガス域、即ち、前記圧縮機１の
出口側の吐出ガス管１７に接続してもよい。

また、前記液溜容器９に貯留する液冷媒を圧力
的に追い出す追出し手段としては、前記第３通路
１５を設けることなく、前記容器９に貯留された
液冷媒を前記第１通路１０を利用して前記ガス管
８に流出させられるようにしてもよい。この場合
には、前記第１通路１０に前記逆止弁１６を設け
ないか、あるいは、該逆止弁１６に並列にキヤピ
ラリーチユーブを接続するのである。

また、前記液溜容器９の温度調節をする加熱手
段としては、前記熱交換チユーブ１８に替えて前
記液溜容器９に電気ヒータを取り付けるようにし
ていてもよい。

第２実施例 第２図に示すものは、第１図に示した実施例を
ヒートポンプ式冷凍機に適用したものである。

第１図のものと相違する点は前記第１通路１０
を四路切換弁２１と前記圧縮機１とを接続するガ
ス管８ａに接続している点である。尚、３ａ，３
ｂは第１及び第２電気式膨張弁で、冷房運転時に
は第１電気式膨張弁３ａを動作させて吸入ガスの
過熱度制御をする一方、前記第２電気式膨張弁３
ｂを全開させるようにしている。また、暖房運転
時には、前記第１及び第２電気式膨張弁３ａ，３
ｂを冷房運転時とは逆に操作するようにしてい
る。

また、前記第１及び第２電気式膨張弁３ａ，３
ｂを冷房及び暖房運転時に同時に制御して、即
ち、冷房運転時には前記第１電気式膨張弁３ａに
より吸入ガス冷媒の過熱度を制御する一方、前記
第２電気式膨張弁３ｂにより高圧液冷媒の過冷却
度を制御するようにしてもよい。かくした場合に
は、前記各膨張弁３ａ，３ｂ間の中間圧冷媒を、
前記第２通路１３を介して前記液溜容器９に導入
するようにしてもよい。

第３実施例 第３図に示す実施例は、第１図に示した実施例
と前記液溜容器９に貯留する高沸点液冷媒を追い
出す追出し経路の点で異なるものである。

即ち、第３図のものにおいては、前記液溜容器
９に該容器９を加熱する加熱手段のみを設けてい
るのである。具体的には、前記液溜容器９に熱交
換チユーブ１８を巻装すると共に、前記吐出ガス
管１７から吐出ガスの一部をバイパスさせるバイ
パス管１９を分岐させ、このバイパス管１９を前
記熱交換チユーブ１８に接続し、かつ、前記バイ
パス管１９に電磁開閉弁２０を介装しているので
ある。尚、この場合、前記開閉弁２０の開閉制御
を行うことにより第１実施例と同様前記液溜容器
９の温度を高沸点冷媒の蒸発圧力相当飽和温度よ
りやゝ低い温度に保持できる。

かくして、前記液溜容器９に貯留された高沸点
冷媒リツチの液冷媒を追い出す場合には、前記開
閉弁２０を開放して、前記熱交換チユーブ１８に
吐出ガスを流通させ、前記容器９の温度を前記高
沸点冷媒の蒸発圧力相当飽和温度より高い温度に
保持するのである。そうすると、前記液溜容器９
に貯留されていた高沸点冷媒リツチの液冷媒は蒸
発していき、前記第１通路１０から前記ガス管８
に追い出されるのである。

尚、上記実施例においては前記液管１１に介装
する膨張機構として電気式膨張弁３を用いたが他
の膨張手段を用いてもよい。

（発明の効果） 以上のごとく本発明によれば、吸入ガス冷媒を
湿り制御しなくとも適正な過熱状態で運転できな
がら、前記追出し手段を作用させないだけで、吸
入冷媒が前記ガス管８を流通する過程で、該冷媒
中に含まれる未蒸発冷媒を、前記第１通路１０を
介してその重力により落下させ前記液溜容器９に
高沸点液冷媒を貯溜することができ、従つて簡単
な構成で循環冷媒中の高沸点冷媒の組成比を低下
させることができ、また最適な蒸発温度に設定で
きるから、冷凍能力を有効に増大させることがで
きるのである。

また、前記追出し手段により前記液溜容器９内
の高沸点液冷媒を冷媒回路中に追出すことができ
るから、循環冷媒中の高沸点冷媒の組成比を上昇
させることができ、冷凍能力を減少させることが
できるのであつて、しかも、前記追出し手段は加
熱量調節可能な加熱手段を備えているから、この
加熱手段による加熱量調節により前記液溜容器９
の温度を前記高沸点冷媒の蒸発圧力相当飽和温度
よりやゝ低い温度に保つことにより、前記液溜容
器９内に高沸点冷媒の純度の高い冷媒が貯溜でき
るので、前記循環冷媒の組成比を低沸点冷媒リツ
チ側に変更でき、能力変更範囲をより拡大できる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例の説明図で、
第１図は第１実施例の冷媒回路図、第２図は第２
実施例の冷媒回路図、第３図は第３実施例の冷媒
回路図、第４図は従来例の冷媒回路図である。 １……圧縮機、３……膨張機構、４……蒸発
器、８……ガス管、９……液溜容器、１０……第
１通路、１１……液管、１２……開閉弁、１３…
…第２通路、１４……キヤピラリーチユーブ、１
５……第３通路、１６……逆止弁、１８……熱交
換チユーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高沸点冷媒と低沸点冷媒との混合冷媒を封入
   すると共に、蒸発器４の入口側の液管１１に過熱
   度制御用の膨張機構３を設ける冷凍機において、
   前記蒸発器４と圧縮器１とを接続するガス管８
   に、該ガス管８から下方に延びる第１通路１０を
   介して、このガス管８を流通する高沸点液冷媒を
   重力分離する液溜容器９を接続する一方、該液溜
   容器９に貯溜する高沸点液冷媒を追い出す追出し
   手段を設けると共に、この追出し手段は、加熱量
   調節可能な加熱手段を備えていることを特徴とす
   る混合冷媒を用いた冷凍機。 ２ 前記追出し手段が、前記液溜容器９と前記冷
   媒回路の高圧または中間圧域とを開閉弁１２を介
   して接続する第２通路１９と、前記液溜容器９と
   前記ガス管８とを減圧機構１４を介して接続する
   第３通路１５と、前記第１通路１０に介装する前
   記ガス管８から前記液溜容器８への流れのみを許
   す逆止弁１６とから成つている特許請求の範囲第
   １項記載の混合冷媒を用いた冷凍機。 ３ 前記追出し手段が、前記液溜容器９を加熱す
   る加熱手段のみから成つている特許請求の範囲第
   １項記載の混合冷媒を用いた冷凍機。 項記載の混合冷媒を用いた冷凍機。