JPH0545007A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスインジェクションサイクルにおいて，気
液分離器より圧縮機へ導くガス冷媒のガス化を促進し
て，冷凍サイクルの性能を向上させること。 【構成】 気液分離器９４と圧縮機９１との間には，圧
縮機９１へガス冷媒を導くための吸入回路１が接続して
ある。該吸入回路１は，凝縮器９２の出口パイプ２の外
周に設けた熱交換器１１を経由している。そのため，吸
入回路１を通じて圧縮機９１へ送られるガス冷媒中に液
滴冷媒が混入している場合であっても，この液滴冷媒は
上記熱交換器１１により加熱されて完全にガス状態とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ガスインジェクション
サイクルなどの冷凍サイクルに関する。

【０００２】

【従来技術】冷凍サイクルとして，ガスインジェクショ
ンサイクルが用いられることがある。このガスインジェ
クションサイクルは，気液分離器により分離されたガス
冷媒を圧縮機の吸入口へ導くものである。即ち，図５に
示すごとく，上記ガスインジェクションサイクルは，圧
縮機９１，凝縮器９２，第１減圧装置９３１，第２減圧
装置９３２，蒸発器９５を順次接続している。そして，
凝縮器９２の下流側に第１減圧装置９３１を介して気液
分離器９４を接続している。該気液分離器９４は，液冷
媒とガス冷媒の分離を行うためのものである。

【０００３】気液分離器９４の液冷媒側は，第２減圧装
置９３２に接続している。また，気液分離器９４のガス
冷媒側は，吸入回路９８を介して圧縮機９１の吸入側に
接続している。該吸入回路９８は，ガス冷媒を圧縮機９
１へ導くためのものである。吸入回路９８には，その開
閉を行うための開閉弁９６を介設している。また，蒸発
器９５と圧縮機９１との間には，逆止弁９７を介設し，
開閉弁９６を通過したガス冷媒が蒸発器９５の下流側へ
流入するのを阻止するようにしている。

【０００４】

【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，気液分離器により液冷媒とガス冷媒
とを完全に分離することは，非常に困難である。そのた
め，充分にガス化していない液滴冷媒が上記吸入回路を
通って圧縮機に吸入されて，冷凍サイクルの性能を低下
させる原因となっていた。本発明は，かかる従来の問題
点に鑑み，気液分離器より圧縮機へ導くガス冷媒のガス
化を促進して，冷凍性能を向上させることができる，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，圧縮機，凝縮器，減圧装
置，蒸発器よりなり，上記減圧装置と蒸発器との間に，
液冷媒とガス冷媒の分離を行う気液分離器を介設し，該
気液分離器と上記圧縮機との間は圧縮機へガス冷媒を導
くための吸入回路により接続した冷凍サイクルにおい
て，上記吸入回路は，ガス冷媒を加熱するための熱交換
器を経由してい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，吸入回路上
にガス冷媒の加熱を行うための熱交換器を設け，気液分
離器において分離し切れていない液冷媒のガス化を促進
するように構成したことにある。

【０００６】本発明において，上記熱交換器に熱を付与
するための熱源としては，凝縮器出口側の冷媒回路のパ
イプ（図１参照），電気ヒータ（図４参照），エンジン
の排熱部などがある。これにより，ガス冷媒の完全ガス
化の効率を向上させることが可能となる。また，上記気
液分離器は，中間冷却器を含む概念である（図１，図
３，図４参照）。 なお，本発明は，１個の圧縮機を有
する通常のガスインジェクションサイクルに限定される
ことなく，２個の圧縮機を有する冷凍サイクル，エコノ
マイザを使用した２段圧縮サイクル等にも適用すること
が可能である。

【０００７】

【作用及び効果】本発明においては，気液分離器におい
て分離されたガス冷媒中に液滴冷媒が混入している場合
であっても，この液滴冷媒は加熱された熱交換器を通過
する際に加熱されて完全にガス状態となる。そのため，
圧縮機の吸入側には，吸入回路により完全なガス冷媒が
供給される。その結果，冷凍サイクルの性能が向上す
る。それ故，本発明によれば，気液分離器より圧縮機へ
導くガス冷媒のガス化を促進して，性能を向上させるこ
とが可能な，冷凍サイクルを提供することができる。

【０００８】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例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，圧縮機９１，凝縮器９２，第１減圧装置９
３１，第２減圧装置９３２，蒸発器９５よりなる。そし
て，第１減圧装置９３１と蒸発器９５との間には，液冷
媒とガス冷媒の分離を行う気液分離器９４を介設し，該
気液分離器９４と圧縮機９１との間は圧縮機９１へガス
冷媒を導くための吸入回路１により接続してある。該吸
入回路１は，ガス冷媒を加熱するための熱交換器１１を
経由している。

【０００９】本例においては，上記熱交換器１１を加熱
するための熱源として，凝縮器出口側の出口パイプ２を
用いている。上記吸入回路１は，気液分離器９４のガス
冷媒側と圧縮機９１の吸入側との間をバイパス状に接続
している。そして，該吸入回路１には，開閉弁９６と上
記熱交換器１１とを介設してある。該開閉弁９６は，前
記従来例と同様のものである。上記熱交換器１１は，凝
縮器出口側の出口パイプ２の外周に巻回されている。該
熱交換器１１は，吸入回路１を流れるガス冷媒と，凝縮
器出口側の出口パイプ２を流れる高温の液冷媒との間の
熱交換を行うためのものである。その他は，前記従来例
と同様である。

【００１０】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，圧縮機
９１から吐出された高温・高圧の冷媒は，凝縮器９２に
て液化した後，第１減圧装置９３１にて断熱膨張し，気
液二相状態の中間圧力状態で気液分離器９４へ流入す
る。気液分離器９４では，冷媒が液冷媒とガス冷媒とに
分離される。この内エンタルピの小さい液冷媒のみが第
２減圧装置９３２で断熱膨張し，低温・低圧の状態とな
って蒸発器９５へ流れる。そのため，蒸発器９５は大き
な冷凍効果を発揮する。蒸発器９５で蒸発したガス冷媒
は，逆止弁９７を介して圧縮機９１の吸入側へ吸入され
る。一方，気液分離器９４中のガス冷媒は，吸入回路１
における熱交換器１１，開閉弁９６を経由して圧縮機９
１の吸入側へ吸入される。

【００１１】そして，この冷凍サイクルにおいては，開
閉弁９６をＯＮ／ＯＦＦ動作すると，開閉弁９６のＯＮ
時（開弁時）には，吸入回路１を介して気液分離器９４
から圧縮機９１に中間圧力のガス冷媒が吸入される。一
方，開閉弁９６のＯＦＦ時（閉弁時）には，逆止弁９７
が開き，蒸発器９５側の冷媒のみが圧縮機９１の吸入側
へ吸入される。このように吸入回路１により圧縮機９１
へガス冷媒を導くとき，ガス冷媒は，吸入回路１に設け
た熱交換器１１を通過する。ここで，該熱交換器１１
は，熱交換器としての凝縮器出口側の出口パイプ２によ
り加熱されている。

【００１２】そのため，気液分離器９４において分離さ
れたガス冷媒中に液滴冷媒が混入している場合であって
も，この液滴冷媒は上記熱交換器１１を通過する際に加
熱されて完全にガス状態となる。したがって，上記圧縮
機９１の吸入側には，完全なガス冷媒が供給される。ま
た，上記熱交換器１１により熱交換されるため，出口パ
イプ２を流れる液冷媒が冷却される。そのため，サブク
ールが大きくなる。

【００１３】次に，上記作用効果を図２に示すモリエル
線図を用いて説明する。開閉弁９６が閉じている場合
は，図２において実線で示すように，圧縮機９１で圧縮
された冷媒（図２の点Ａ１）は，凝縮器９２で凝縮液化
され（図２の点Ａ１→点Ｂ１），更に第１減圧装置９３
１で若干絞られて断熱膨張する（図２の点Ｂ１→点Ｃ
１）。第１減圧装置９３１より気液分離器９４に入った
冷媒は，液冷媒とガス冷媒とに分離されて，液冷媒（図
２の点Ｄ１）のみが第２減圧装置９３２に導かれる。そ
して，液冷媒は，断熱膨張され（図２の点Ｄ１→点Ｅ
１），エンタルピの小さい霧状冷媒が蒸発器９５に入っ
て周囲より熱を奪って蒸発（図２の点Ｅ１→点Ｆ１）す
る。そのため，冷凍能力の高い冷却が行われる。

【００１４】一方，吸入回路１における開閉弁９６が開
いている場合は，図２の点線で示すように，圧縮機９１
で圧縮された冷媒（図２の点Ａ１１）は，凝縮器９２で
凝縮液化され（図２の点Ａ１１→点Ｂ１），第１減圧装
置９３１で若干絞られて断熱膨張する（図２の点Ｂ１→
点Ｃ１）。第１減圧装置９３１より気液分離器９４に入
った冷媒は，気液に分離されるが，開閉弁９６が開いて
いるため，気液分離器９４のガス冷媒（図２の点Ｆ１
１）は絞られることなく吸入回路１を通って圧縮機９１
の吸入側へ導かれる。

【００１５】本例の作用効果を，吸入回路が熱交換器を
経由しない場合と比較して説明する。吸入回路１が熱交
換器としての凝縮器出口２を経由しない場合のモリエル
線図は，図２において一点鎖線により示すごとく，点Ａ
１，点Ｂ２，点Ｃ２，点Ｄ２，点Ｅ２，点Ｆ２を結ぶ線
図（開閉弁９６が閉じている場合），又は点Ａ１１，点
Ｂ２，点Ｃ２，点Ｆ２１を結ぶ線図（開閉弁９６が開い
ている場合）となる。これを前記モリエル線図と比較す
ると，吸入回路１が出口パイプ２に設けた熱交換器１１
を経由する場合は，吸入回路１が熱交換器１１を経由し
ない場合よりも，（ｉ１−ｉ２）だけサブクールが大き
くなっていることが分かる。このように，本例によれ
ば，冷凍サイクルの性能を大幅に向上させることができ
る。

【００１６】実施例２ 本例の冷凍サイクルにつき，図３を用いて説明する。前
記実施例１が１個の圧縮機９１を用いたガスインジェク
ションサイクルについて，本発明を適用していたのに対
して，本例は２個の圧縮機３１，３２を用いた２段圧縮
・２段膨張方式の冷凍サイクルについて適用している。
即ち，本例の冷凍サイクルは，高段圧縮機３１と低段圧
縮機３２とを有する。該高段圧縮機３１の吐出側は，凝
縮器９２及び第１減圧装置９３１を介して，気液分離器
としての中間冷却器３３のガス冷媒側に接続してある。
また，高段圧縮機３１の吸入側は，前記実施例１に示し
た吸入回路１により中間冷却器３３のガス冷媒側に接続
してある。そして，該吸入回路１には，熱交換器１１を
設けてある。該熱交換器１１は実施例１と同様に，凝縮
器９２の出口パイプ２に巻回配設してある。

【００１７】一方，低段圧縮機３２の吐出側は，上記中
間冷却器３３のガス冷媒側に接続してある。また，低段
圧縮機３２の吸入側は，蒸発器９５及び第２減圧装置９
３２を介して中間冷却器３３の液冷媒側に接続してあ
る。その他は，実施例１と同様である。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呈する。

【００１８】実施例３ 本例の冷凍サイクルにつき，図４を用いて説明する。本
例は，前記実施例２において，熱交換器１１を熱源とし
ての電気ヒータ５３に対向配設したものである。その他
は，前記実施例２と同様である。なお，図４において，
符号５１はバッテリ，符号５２はスイッチ，符号５４は
可変抵抗を示す。

【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，スイッチ５２，可変抵抗５４を操作し
て電気ヒータ５３の熱量を制御することができる。その
ため，吸入回路１のガス温度を制御し，冷媒の完全ガス
化を図ることができる。その他の作用効果は，前記実施
例２と同様である。

【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冷媒回路図。

【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冷媒回路図。

【図４】実施例３にかかる冷凍サイクルの熱交換器部分
の説明図。

【図５】従来の冷凍サイクルの冷媒回路図。

【符号の説明】 １．．．吸入回路， １１．．．熱交換器， ２．．．凝縮器の出口パイプ， ３１．．．高段圧縮機， ３２．．．低段圧縮機， ３３．．．中間冷却器， ５３．．．電気ヒータ， ９１．．．圧縮機， ９２．．．凝縮器， ９３１．．．第１減圧装置， ９３２．．．第２減圧装置， ９４．．．気液分離器， ９５．．．蒸発器，

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機，凝縮器，減圧装置，蒸発器より
   なり，上記減圧装置と蒸発器との間に，液冷媒とガス冷
   媒の分離を行う気液分離器を介設し，該気液分離器と上
   記圧縮機との間は圧縮機へガス冷媒を導くための吸入回
   路により接続した冷凍サイクルにおいて，上記吸入回路
   は，ガス冷媒を加熱するための熱交換器を経由している
   ことを特徴とする冷凍サイクル。