JPH06331224A - Refrigerating cycle device - Google Patents

Refrigerating cycle device

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JPH06331224A
JPH06331224A JP12146493A JP12146493A JPH06331224A JP H06331224 A JPH06331224 A JP H06331224A JP 12146493 A JP12146493 A JP 12146493A JP 12146493 A JP12146493 A JP 12146493A JP H06331224 A JPH06331224 A JP H06331224A
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JP
Japan
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refrigerant
condenser
chamber
supercool
refrigeration cycle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP12146493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Inoue
哲 井上
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06331224A publication Critical patent/JPH06331224A/en
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F25B2400/16Receivers
    • 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
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/19Refrigerant outlet condenser temperature
    • 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
    • F25B45/00Arrangements for charging or discharging refrigerant

Abstract

PURPOSE:To improve the refrigerating capability of a refrigerating cycle by applying a most suitable supercooling in response to a cooling load, by a simple constitution. CONSTITUTION:A closed circuit is constituted of a compressor 1, condenser 2, expansion valve 3, evaporator 4 and a refrigerant piping 5 which connects them. A hollow cylindrical shape container 6 is provided on a refrigerant piping (liquid piping) 5a between the condenser 2 and expansion valve 3, and the container 6 is divided into a pressure chamber 8 and refrigerant chamber 9 by a piston 7. A low boiling point mixed refrigerant is filled in the pressure chamber 8, and the refrigerant chamber communicates with the liquid piping 5a, and a refrigerant for the refrigerating cycle is stored in the refrigerant chamber 9. Since the piston 7 is movable, the storage space of the refrigerant chamber 9 changes, and the quantity of the refrigerant which is sealed in the refrigerating cycle is adjusted. By adjusting the quantity of the refrigerant to be sealed by the above mentioned method, a most suitable supercooling, which provided the highest coefficient of performance COP at the exit of the condenser 2 can be applied.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は冷凍サイクル装置に関す
るものであり、例えば自動車用空調装置に用いて好適で
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus, and is suitable for use in, for example, an air conditioning system for automobiles.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、冷凍サイクルは凝縮器出口にお
いてスーパークールをとることにより冷凍能力が向上す
る。しかし、あまりスーパークールを大きくとりすぎる
と、高圧側冷媒の圧力が上昇して圧縮機の必要動力も増
加し、結果的に圧縮に必要な仕事の熱当量が増加するた
めに成績係数COPは減少してしまう。
2. Description of the Related Art Generally, in a refrigeration cycle, the refrigerating capacity is improved by taking a supercool at the condenser outlet. However, if the supercool is taken too large, the pressure of the high-pressure side refrigerant will increase and the power required for the compressor will also increase. As a result, the heat equivalent of work required for compression will increase, resulting in a decrease in the coefficient of performance COP. Resulting in.

【0003】すなわち、冷凍サイクルが最適な冷凍能力
を発揮するためには、冷凍サイクルを成績係数COPが
最大となる最適なスーパークールをとるように運用させ
る必要がある。このような観点に基づいて、特開昭55
−134253号公報の冷凍装置が提案されている。こ
の冷凍装置では、レシーバが排除され、レシーバと同等
の容積を有する所定の長さの径大部が凝縮器内に設けら
れた。そして、径大部内での液相または気相の占める割
合を調節することにより、適度なスーパークールをと
り、ひいてはつねに冷凍能力が有効に発揮できる状態で
冷凍装置を運転させるようにしていた。
In other words, in order for the refrigeration cycle to exhibit the optimum refrigerating capacity, it is necessary to operate the refrigeration cycle so as to take the optimum supercool with the maximum coefficient of performance COP. Based on this point of view, JP-A-55
The refrigerating apparatus of Japanese Patent No. 134253 has been proposed. In this refrigeration system, the receiver is eliminated, and a large-diameter portion of a predetermined length having the same volume as the receiver is provided inside the condenser. Then, by controlling the proportion of the liquid phase or the gas phase in the large diameter portion, a proper supercool is taken, and by extension, the refrigerating apparatus is operated in a state where the refrigerating capacity can be effectively exhibited.

【0004】また、特開平3−95368号公報におい
て提案された凝縮器では、凝縮器に主凝縮器部、気液分
離部および補凝縮器部が設けられ、気液分離部の前後に
位置する主凝縮器部内および補凝縮器部内において冷媒
の冷却および凝縮が行われていた。さらに、補凝縮器部
には冷媒状態を目視にて観察するサイトグラスが設けら
れていた。そして、冷媒充填量を調節することにより、
気液分離部内で適度なスーパークールを得られるように
工夫されていた。
Further, in the condenser proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-95368, the condenser is provided with a main condenser portion, a gas-liquid separation portion and a supplementary condenser portion, which are located before and after the gas-liquid separation portion. The refrigerant was cooled and condensed in the main condenser section and the auxiliary condenser section. Further, the auxiliary condenser section was provided with a sight glass for visually observing the refrigerant state. And by adjusting the refrigerant charge,
It was devised to obtain an appropriate supercool in the gas-liquid separation section.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した従
来の冷凍装置では、凝縮器関係の構成が複雑であるばか
りか、冷凍サイクル内に封入される冷媒の量によっての
み、スーパークールを調節していたため、冷凍サイクル
の運転状況、すなわち冷房負荷に追従させたスーパーク
ールを調節することはできなかった。
However, in the conventional refrigeration system described above, not only is the condenser-related configuration complicated, but the supercool is adjusted only by the amount of refrigerant enclosed in the refrigeration cycle. Therefore, it was not possible to adjust the operating condition of the refrigeration cycle, that is, the supercool that follows the cooling load.

【0006】本発明は、上記問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、構成を簡単にす
るとともに、冷房負荷に応じて最適なスーパークールを
とって冷凍サイクルの冷凍能力を向上させる冷凍サイク
ル制御装置を提供することにある。
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and its object is to simplify the structure and to take the optimum supercool according to the cooling load to refrigerate the refrigeration cycle. It is to provide a refrigeration cycle control device that improves the capacity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を解決
するために、冷媒の圧縮吐出を行う圧縮機と、前記圧縮
機より吐出された冷媒の凝縮を行う凝縮器と、前記凝縮
器により凝縮された液冷媒を減圧膨張する膨張手段と、
前記膨張手段により減圧された冷媒を蒸発する蒸発器
と、前記圧縮機、凝縮器、膨張手段および蒸発器を連結
し閉回路を形成する冷媒配管とを備えた冷凍サイクル装
置であって、前記凝縮器と前記膨張手段の間の冷媒配管
に設けられた容器を備え、前記容器は、前記冷媒配管と
連通していて冷凍サイクルの冷媒が満たされる冷媒室
と、前記冷媒配管を流れる冷媒の温度の変化に応動する
応動部材と、前記冷媒配管を流れる冷媒の温度が上がる
と、前記応動部材によって前記冷媒室の容積を減少させ
る方向に移動するピストンとを有しているという技術手
段を採用する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a compressor for compressing and discharging a refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant discharged from the compressor, and a condenser. Expansion means for decompressing and expanding the condensed liquid refrigerant,
A refrigeration cycle apparatus comprising: an evaporator that evaporates a refrigerant decompressed by the expansion means; and a refrigerant pipe that connects the compressor, a condenser, an expansion means and an evaporator to form a closed circuit, wherein the condensation And a container provided in the refrigerant pipe between the expansion means, the container is a refrigerant chamber that is in communication with the refrigerant pipe and is filled with the refrigerant of the refrigeration cycle, and the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe. The technical means is adopted, which has a responding member that responds to a change and a piston that moves in a direction in which the volume of the refrigerant chamber is reduced by the responding member when the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe rises.

【0008】[0008]

【作用効果】上記構成によれば、圧縮機によって冷媒は
圧縮され、高温、高圧のガス状冷媒となって凝縮器に送
られる。このガス状の冷媒は、凝縮器にて外気との熱交
換によって凝縮され液冷媒となり、凝縮器と膨張手段の
間の冷媒配管を流れる。また、前記冷媒配管には前記冷
媒配管と連通している冷媒室を有する容器が設けられて
おり、前記冷媒配管を流れる液冷媒の一部は、前記冷媒
室にも流れ込み一定量貯留される。このとき、冷媒室に
貯留された冷媒は見かけ上冷凍サイクル中を流れていな
いのと同様である。
According to the above structure, the refrigerant is compressed by the compressor and becomes a high temperature and high pressure gaseous refrigerant and is sent to the condenser. This gaseous refrigerant is condensed in the condenser by heat exchange with the outside air to become a liquid refrigerant, and flows through the refrigerant pipe between the condenser and the expansion means. Further, the refrigerant pipe is provided with a container having a refrigerant chamber communicating with the refrigerant pipe, and a part of the liquid refrigerant flowing through the refrigerant pipe also flows into the refrigerant chamber and is stored in a fixed amount. At this time, it is as if the refrigerant stored in the refrigerant chamber apparently does not flow in the refrigeration cycle.

【0009】冷房負荷が上がり、前記冷媒配管を流れる
液冷媒の温度および圧力が上昇すると、前記容器に設け
られたピストンが前記冷媒室の容積を減少させる方向に
移動する。冷媒室の容積が減少することによって、冷媒
室に貯留されていた液冷媒が前記冷媒配管に押し戻さ
れ、冷凍サイクル中を循環する冷媒量が増加する。この
循環する冷媒量によって凝縮器出口のスーパークールを
多くとることができる。
When the cooling load increases and the temperature and pressure of the liquid refrigerant flowing through the refrigerant pipe increase, the piston provided in the container moves in the direction of decreasing the volume of the refrigerant chamber. As the volume of the refrigerant chamber decreases, the liquid refrigerant stored in the refrigerant chamber is pushed back into the refrigerant pipe, and the amount of refrigerant circulating in the refrigeration cycle increases. A large amount of supercool at the outlet of the condenser can be obtained by the amount of this circulating refrigerant.

【0010】したがって、上記のように凝縮器と膨張手
段の間の冷媒配管に設けられた容器内のピストンが移動
することによって、凝縮器出口のスーパークールを制御
することができるので、冷房負荷に応じて、冷凍サイク
ルの成績係数COPを向上させるスーパークールをとる
ことができる。
Therefore, the supercool at the condenser outlet can be controlled by moving the piston in the container provided in the refrigerant pipe between the condenser and the expansion means as described above, so that the cooling load can be reduced. Accordingly, it is possible to take a super cool that improves the coefficient of performance COP of the refrigeration cycle.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明を自動車用空調装置の冷凍サイ
クルに適用した実施例について説明する。図1は、本発
明の第1実施例の冷凍サイクルの構成図である。冷凍サ
イクルは圧縮機1、凝縮器2、膨張手段を構成する膨張
弁3、蒸発器4、それらを連結し閉回路を形成する冷媒
配管5、および容器6を備えている。
EXAMPLES Examples in which the present invention is applied to a refrigeration cycle of an air conditioner for automobiles will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle according to the first embodiment of the present invention. The refrigeration cycle includes a compressor 1, a condenser 2, an expansion valve 3 that constitutes expansion means, an evaporator 4, a refrigerant pipe 5 that connects them to form a closed circuit, and a container 6.

【0012】圧縮機1は、図示しない自動車用エンジン
の駆動力をうけて冷媒を断熱圧縮し吐出する。凝縮器2
は圧縮機1にて断熱圧縮された高温高圧のガス状冷媒を
外気との熱交換により凝縮し液冷媒とする。膨張弁3は
この液冷媒を断熱膨張して低温低圧の気液2相冷媒とす
る。このとき膨張弁3は蒸発器4出口部に位置する感熱
筒3aにより、蒸発器4出口のガス冷媒が常に一定のス
ーパーヒートを持つように冷媒流量を制御している。蒸
発器4は室内へ送られる空気との熱交換によってこの気
液2相冷媒を気化させる。
The compressor 1 receives the driving force of an automobile engine (not shown) to adiabatically compress and discharge the refrigerant. Condenser 2
Is a liquid refrigerant by condensing the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant adiabatically compressed by the compressor 1 by heat exchange with the outside air. The expansion valve 3 adiabatically expands this liquid refrigerant into a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. At this time, the expansion valve 3 controls the refrigerant flow rate by the heat-sensitive cylinder 3a located at the outlet of the evaporator 4 so that the gas refrigerant at the outlet of the evaporator 4 always has a constant superheat. The evaporator 4 vaporizes this gas-liquid two-phase refrigerant by heat exchange with the air sent to the room.

【0013】本発明の容器6は図1に示すように、凝縮
器2と膨張弁3の間の高圧域に配設されており、図2に
示すように凝縮器2と膨張弁3を連結する冷媒配管(以
下リキッド配管とよぶ)5aを包み込むように設置され
た中空円柱形状の容器である。この容器6は、外径が4
0mm、軸方向長さが100mm程度で、円板状のピス
トン7によって2室に仕切られていて、一方は密閉され
た圧力室8となっており低沸点混合冷媒が封入されてい
る。もう一方は前記リキッド配管5aと連通部13を介
して連通している冷媒室9となっており冷凍サイクル中
の液冷媒が流入流出する仕組みとなっている。この連通
部13は、図2のようにリキッド配管5aが切断され冷
媒室9内に開放しているものでもよいし、またリキッド
配管5aに複数の穴が設けられているものでもよい。な
お、前記ピストン7にはOリング10、11が配されて
おり上記2室の気密が保たれている。 前記ピストン7
はある所定のバネ定数を持ったバネ12によって前記冷
媒室9の容積が大きくなる方向に付勢されている。この
バネ12の力と、低沸点混合冷媒の圧力およびリキッド
配管5aを流れる液冷媒の圧力の3つの力のバランスに
よりピストン7の位置が決まる。例えば冷房負荷が上が
り、リキッド配管5aを流れる液冷媒の温度が上昇する
と圧力室8内の低沸点混合冷媒が沸騰し、圧力室8内の
圧力が上昇する。ここで、圧力室8内の低沸点混合冷媒
の圧力が、冷媒室9内の液冷媒の圧力とバネ12の付勢
力との和よりも大きくなるとピストン7は冷媒室7の容
積を小さくする方向に移動する。このようにして、ピス
トン7は冷房負荷に応じて前記冷媒室9の容積が適正と
なるように移動するよう構成されている。すなわち、冷
凍サイクル中の循環冷媒封入量を制御し、凝縮器2の出
口にて冷房負荷に応じた最適なスーパークールをとるよ
うに構成されている。
As shown in FIG. 1, the container 6 of the present invention is arranged in a high pressure region between the condenser 2 and the expansion valve 3, and the condenser 2 and the expansion valve 3 are connected as shown in FIG. It is a hollow cylindrical container installed so as to enclose a refrigerant pipe (hereinafter, referred to as a liquid pipe) 5a. This container 6 has an outer diameter of 4
It has a length of 0 mm and an axial length of about 100 mm, and is partitioned into two chambers by a disc-shaped piston 7, one of which is a sealed pressure chamber 8 in which a low boiling point mixed refrigerant is sealed. The other is a refrigerant chamber 9 that communicates with the liquid pipe 5a through a communication portion 13, which serves as a mechanism for the liquid refrigerant in the refrigeration cycle to flow in and out. The communication portion 13 may be opened in the refrigerant chamber 9 by cutting the liquid pipe 5a as shown in FIG. 2, or may be formed in the liquid pipe 5a with a plurality of holes. The piston 7 is provided with O-rings 10 and 11 to keep the two chambers airtight. The piston 7
Is urged by a spring 12 having a predetermined spring constant in a direction in which the volume of the refrigerant chamber 9 increases. The position of the piston 7 is determined by the balance between the force of the spring 12 and the three forces of the pressure of the low boiling point mixed refrigerant and the pressure of the liquid refrigerant flowing through the liquid pipe 5a. For example, when the cooling load increases and the temperature of the liquid refrigerant flowing through the liquid pipe 5a rises, the low boiling point mixed refrigerant in the pressure chamber 8 boils, and the pressure in the pressure chamber 8 rises. Here, when the pressure of the low boiling point mixed refrigerant in the pressure chamber 8 becomes larger than the sum of the pressure of the liquid refrigerant in the refrigerant chamber 9 and the urging force of the spring 12, the piston 7 reduces the volume of the refrigerant chamber 7. Move to. In this way, the piston 7 is configured to move so that the volume of the refrigerant chamber 9 becomes appropriate according to the cooling load. That is, it is configured to control the enclosed amount of the circulating refrigerant in the refrigeration cycle and take an optimum supercool according to the cooling load at the outlet of the condenser 2.

【0014】ここで、冷房負荷とスーパークールとの関
係について説明する。図4に、スーパークールと冷凍サ
イクルの成績係数COPの増加率(スーパークール=0
℃での成績係数COPを「1」としたときのCOPの増
分)との関係を示す。この図からわかるように、冷房負
荷が高くなるほど、最高成績係数となるスーパークール
が大きくなり、さらに、各負荷においてそれぞれ成績係
数COPが最大となる最適なスーパークールが存在して
いる。また、図5には、図4をもとにして作成された最
適スーパークール曲線を示す。この最適スーパークール
曲線は、冷房負荷に対して成績係数COPが最大となる
ときのスーパークールを設定している。したがって、こ
の図の最適スーパークール曲線に合致するように冷媒の
流量を制御すれば、常に最大の成績係数COPを得るこ
とができ、ひいては最良の冷凍能力を発揮することがで
きる。
Now, the relationship between the cooling load and the supercool will be described. Fig. 4 shows the rate of increase of the coefficient of performance COP for supercool and refrigeration cycle (supercool = 0
It shows the relationship with the COP increment when the coefficient of performance COP at ° C is "1". As can be seen from this figure, the higher the cooling load, the greater the supercool that is the highest coefficient of performance, and further, there is an optimum supercool that maximizes the coefficient of performance COP at each load. Further, FIG. 5 shows the optimum supercool curve created based on FIG. This optimum supercool curve sets the supercool when the coefficient of performance COP is maximum with respect to the cooling load. Therefore, if the flow rate of the refrigerant is controlled so as to match the optimum supercool curve in this figure, the maximum coefficient of performance COP can always be obtained, and the best refrigerating capacity can be exerted.

【0015】次に、本実施例の冷凍サイクル装置の作動
について図3のモリエル線図にそって説明する。なお本
実施例においては、例えば冷凍サイクルの冷媒としてH
FC134aを使用し、低沸点混合冷媒としてHFC1
34aよりも沸点が低いR12,R14等を使用してい
る。凝縮器2にて凝縮された液冷媒はリキッド配管5a
を流れ、その一部は前記冷媒室9に流入し貯留される。
この冷媒室9に貯留された液冷媒は見かけ上冷凍サイク
ル中を循環していないのと同様である。
Next, the operation of the refrigeration cycle apparatus of this embodiment will be described with reference to the Mollier diagram of FIG. In this embodiment, for example, H is used as the refrigerant of the refrigeration cycle.
FC134a is used, and HFC1 is used as a low boiling point mixed refrigerant.
R12, R14 and the like having a lower boiling point than 34a are used. The liquid refrigerant condensed in the condenser 2 is the liquid pipe 5a.
Flow through, and a part thereof flows into the refrigerant chamber 9 and is stored therein.
The liquid refrigerant stored in the refrigerant chamber 9 is similar to that apparently not circulating in the refrigeration cycle.

【0016】ある負荷条件において、冷凍サイクルが安
定しているとき、圧力室8内の低沸点混合冷媒の圧力P
M とHFC134aの圧力PH とバネの力Fとの関係
は、ピストン7の断面積をAとして次式のように表され
る。
Under a certain load condition, when the refrigeration cycle is stable, the pressure P of the low boiling point mixed refrigerant in the pressure chamber 8
The relationship between M and the pressure P H of the HFC 134a and the force F of the spring is expressed by the following equation, where the sectional area of the piston 7 is A.

【0017】[0017]

【数1】PM ×A=PH ×A+F このときピストン7は上式を満足するように、それぞれ
の力がつりあった点に位置し、冷媒室9にはある一定量
のHFC134aが貯留されている。図6に示すよう
に、冷凍サイクル中の循環冷媒封入量は容器6内のピス
トン7の位置xによって定まり、ピストン7の位置xは
M 、PH 、Fの3つの力のつりあいによて決定され
る。PM およびPH は冷房負荷によって決まる。したが
って、冷房負荷に応じてピストン7の位置xが決まり、
冷凍サイクル中の循環冷媒封入量を制御できるので、凝
縮器2出口において最適なスーパークールをとることが
できる。
## EQU1 ## P M × A = P H × A + F At this time, the piston 7 is located at a point where the respective forces are balanced so as to satisfy the above equation, and a certain amount of HFC134a is stored in the refrigerant chamber 9. ing. As shown in FIG. 6, the amount of circulating refrigerant enclosed in the refrigeration cycle is determined by the position x of the piston 7 in the container 6, and the position x of the piston 7 is determined by the balance of the three forces P M , P H , and F. It is determined. P M and P H depend on the cooling load. Therefore, the position x of the piston 7 is determined according to the cooling load,
Since the amount of circulating refrigerant enclosed in the refrigeration cycle can be controlled, optimum supercool can be taken at the outlet of the condenser 2.

【0018】例えば、低圧圧力が2kgf/cm2 G、高圧
圧力が12kgf/cm2 Gのとき、前記容器6内のピスト
ン7によって蒸発器4入口の冷媒が図3のア点における
状態となるように制御される。また、膨張弁3によって
蒸発器4出口の冷媒状態はイ点に制御され、過熱蒸気状
態にあるガス冷媒は圧縮機1によって高温高圧のガス冷
媒となってウ点に制御される。また、膨張弁3での冷媒
変化が等エンタルピ変化であることから。凝縮器2出口
の冷媒状態はエ点となり、理論上スーパークール=8℃
をとる。すなわち、ピストン7の位置によって冷凍装置
内に封入される冷媒量を制御することによって、凝縮器
2出口の冷媒状態が最適スーパークールをとるエ点に制
御できることになる。
For example, when the low pressure is 2 kgf / cm 2 G and the high pressure is 12 kgf / cm 2 G, the piston 7 in the container 6 causes the refrigerant at the inlet of the evaporator 4 to be in the state at point A in FIG. Controlled by. Further, the refrigerant state at the outlet of the evaporator 4 is controlled to the point A by the expansion valve 3, and the gas refrigerant in the superheated vapor state is changed to a high temperature and high pressure gas refrigerant by the compressor 1 and controlled to the point C. Also, the change in the refrigerant at the expansion valve 3 is an isenthalpic change. The refrigerant state at the outlet of the condenser 2 is point E, and theoretically is supercool = 8 ° C.
Take That is, by controlling the amount of the refrigerant filled in the refrigerating device depending on the position of the piston 7, the refrigerant state at the outlet of the condenser 2 can be controlled to the point where the optimum supercool is obtained.

【0019】次に、外気の温度および湿度が上昇し、蒸
発器4において冷房負荷が増大して高負荷時となった場
合について説明する。高負荷となると蒸発器4での冷媒
の蒸発温度が上昇して、低圧圧力が上昇し、高圧側の圧
力および温度も上昇する。したがってリキッド配管5a
を流れる液冷媒の温度が上昇し、これによりリキッド配
管5aの温度も上昇する。リキッド配管5aの温度が上
昇すると、その熱を受けて中負荷時は気液2相状態であ
った圧力室8内の低沸点混合冷媒が沸騰する。このと
き、リキッド配管5a内および冷媒室9内のHFC13
4aは常に液状である。したがってHFC134aの圧
力上昇よりも低沸点混合冷媒の圧力上昇のほうが大きい
ので、上記の3つの力の関係は次式のようになる。
Next, the case where the temperature and humidity of the outside air rise and the cooling load in the evaporator 4 increases and the load becomes high will be described. When the load becomes high, the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 4 rises, the low pressure rises, and the pressure and temperature on the high pressure side also rise. Therefore, the liquid pipe 5a
The temperature of the liquid refrigerant flowing therethrough rises, and the temperature of the liquid pipe 5a also rises accordingly. When the temperature of the liquid pipe 5a rises, the low boiling point mixed refrigerant in the pressure chamber 8 that has been in the gas-liquid two-phase state at the time of medium load is boiled by receiving the heat. At this time, the HFC 13 in the liquid pipe 5a and the refrigerant chamber 9
4a is always liquid. Therefore, since the pressure increase of the low boiling point mixed refrigerant is larger than the pressure increase of the HFC134a, the relationship of the above three forces is as follows.

【0020】[0020]

【数2】PM ×A>PH ×A+F となり、ピストン7が冷媒室9の容積を小さくする方向
に移動する。そして冷媒室9に貯留されているHFC1
34aの貯留スペースが減少すると、冷凍サイクル中に
封入される循環冷媒封入量が増加し、ひいては過充填サ
イクルとなり凝縮器2出口でのスーパークールを多くと
ることができる。
## EQU2 ## P M × A> P H × A + F, and the piston 7 moves in a direction to reduce the volume of the refrigerant chamber 9. And HFC1 stored in the refrigerant chamber 9
When the storage space of 34a decreases, the amount of the circulating refrigerant filled in the refrigeration cycle increases, which eventually leads to an overfilling cycle and a large amount of supercool at the condenser 2 outlet can be taken.

【0021】例えば、冷房負荷が上昇し、2kgf/cm2
Gであった低圧圧力が3kgf/cm2Gとなり、12kgf
/cm2 Gであった高圧圧力が20kgf/cm2 Gとなった
ときは、リキッド配管5aを流れる液冷媒の温度が上昇
し、圧力室8内の低沸点混合冷媒が沸騰して圧力が上昇
すると、ピストン7が冷媒室9の貯留スペースを減少さ
せる方向に移動し、蒸発器4入口の冷媒が図3のカ点の
状態となるように貯留スペースを制御する。その結果、
凝縮器2出口の冷媒状態は図3においてケ点となり、最
適スーパークール=14℃をとってバランスする。この
ようにして、冷房負荷が上がったときに、最適スーパー
クールをとるように制御することができる。
For example, if the cooling load increases, 2 kgf / cm 2
The low pressure, which was G, became 3 kgf / cm 2 G, 12 kgf
/ Cm 2 when G is a high pressure pressure became 20 kgf / cm 2 G, the temperature rises of the liquid refrigerant flowing through the liquid pipe 5a, increase the pressure to boil the low boiling mixed refrigerant in the pressure chamber 8 Then, the piston 7 moves in a direction to reduce the storage space of the refrigerant chamber 9, and controls the storage space so that the refrigerant at the inlet of the evaporator 4 is in the state of point C in FIG. as a result,
The state of the refrigerant at the outlet of the condenser 2 becomes a point in FIG. 3, and the optimum supercool = 14 ° C. is set to balance. In this way, when the cooling load increases, it is possible to control so as to take the optimum supercool.

【0022】一方、蒸発器4における冷房負荷が減少し
て、低負荷時となった場合について説明する。低負荷時
では蒸発器4での冷媒の蒸発温度が下降して、低圧圧力
が下降し、また高圧側の圧力および温度も下降する。こ
のようにして低負荷時はリキッド配管5aの温度も下が
るので、低沸点混合冷媒は沸騰せず、低沸点混合冷媒の
圧力PM とHFC134aの圧力PH との差圧は小さく
なり、上記の3つの力PM 、PH 、Fの関係は次式のよ
うになる。
On the other hand, the case where the cooling load on the evaporator 4 is reduced and the load is low will be described. When the load is low, the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 4 decreases, the low pressure decreases, and the high pressure and temperature also decrease. In this way, when the load is low, the temperature of the liquid pipe 5a also drops, so that the low boiling point mixed refrigerant does not boil and the pressure difference between the low boiling point mixed refrigerant pressure P M and the HFC 134a pressure P H becomes small. The relationship between the three forces P M , P H and F is as follows.

【0023】[0023]

【数3】PM ×A<PH ×A+F したがって、ピストン7が冷媒室9の容積を大きくする
方向に移動し、HFC134aの貯留スペースが大きく
なる。そのため、冷凍サイクル中を循環する冷媒封入量
が減少するので、凝縮器2出口においてスーパークール
を小さくとることになる。
Equation 3] Thus P M × A <P H × A + F, the piston 7 is moved in a direction to increase the volume of the coolant chamber 9, the reservoir space HFC134a increases. Therefore, the amount of the refrigerant enclosed in the refrigeration cycle is reduced, and the supercool is reduced at the outlet of the condenser 2.

【0024】例えば、低圧圧力が2kgf/cm2 Gで、高
圧圧力が8kgf/cm2 Gのような低負荷時においては、
リキッド配管5aを流れる冷媒の温度が下がるので、圧
力室8内の低沸点混合冷媒の圧力が低下し、蒸発器4入
口の冷媒が図3のコ点となるようにピストン7の位置x
を制御する。その結果、凝縮器2出口の冷媒状態は図3
においてス点となり、最適スーパークール=3℃をとっ
てバランスする。
For example, at a low load such as a low pressure of 2 kgf / cm 2 G and a high pressure of 8 kgf / cm 2 G,
Since the temperature of the refrigerant flowing in the liquid pipe 5a is lowered, the pressure of the low boiling point mixed refrigerant in the pressure chamber 8 is lowered, and the position x of the piston 7 is set so that the refrigerant at the inlet of the evaporator 4 becomes the point U in FIG.
To control. As a result, the refrigerant state at the outlet of the condenser 2 is shown in FIG.
It becomes a point in and the optimum supercool = 3 ℃ is taken to balance.

【0025】以上のように冷房負荷が小さくなったとき
においても、最適なスーパークールをとるように制御す
ることができる。したがって、上記に示したように本発
明の冷凍サイクル装置によって、冷房負荷の変化に応じ
て、最高の成績係数COPとなるような最適スーパーク
ールを凝縮器2出口においてとることができる。
As described above, even when the cooling load becomes small, it is possible to control so as to take the optimum supercool. Therefore, as described above, the refrigeration cycle device of the present invention can take the optimum supercool at the outlet of the condenser 2 so as to obtain the highest coefficient of performance COP according to the change of the cooling load.

【0026】次に第2実施例として、リキッド配管5a
に取り付ける容器として上記の第1実施例とは構造の異
なる容器20を図7に示す。この容器20は、圧力室2
1に低沸点混合冷媒を封入するかわりに形状記憶合金の
バネ23a〜23eを備えており、段階的に冷媒室22
の貯留スペースを変化させる構造となっている。バネ2
3a〜23eはそれぞれ違う温度で伸縮し、例えばバネ
23aは低温で、バネ23eは高温で伸縮するようにす
る。
Next, as a second embodiment, the liquid pipe 5a
FIG. 7 shows a container 20 having a structure different from that of the above-described first embodiment as a container to be attached to. This container 20 has a pressure chamber 2
Instead of enclosing the low boiling point mixed refrigerant in 1, the shape memory alloy springs 23a to 23e are provided, and the refrigerant chamber 22 is gradually provided.
It has a structure that changes the storage space of. Spring 2
3a to 23e expand and contract at different temperatures. For example, the spring 23a expands and contracts at a low temperature and the spring 23e expands and contracts at a high temperature.

【0027】第2実施例の作動を図8のモリエル線図に
そって説明する。定常状態ア→イ→ウ→エのときエ点の
温度がバネ23a,23bのそれぞれの変形温度の中間
であるとき、バネ23aは伸びた状態であり、バネ23
b〜23eは縮んだ状態である。これより負荷が増大し
ていくと、状態エは状態オへと向かう。温度がバネ23
bの変形温度である状態オ’になったとき、バネ23b
が伸び冷媒室22の貯留スペースが減少し、冷凍サイク
ル中の冷媒封入量が増加し、最適スーパークール曲線上
の状態エ’となる。さらに負荷が増大すると、状態エ’
は状態カへと向かい、途中カ’にてバネ23cが伸び最
適スーパークール曲線上の状態エ”となる。
The operation of the second embodiment will be described with reference to the Mollier diagram of FIG. In the steady state A → A → U → E, when the temperature at the point D is between the deformation temperatures of the springs 23a and 23b, the spring 23a is in an expanded state and the spring 23
b to 23e are in a contracted state. As the load increases from this, state D moves to state E. Temperature is spring 23
When the deformation temperature of b reaches the state of ', the spring 23b
Is increased, the storage space of the refrigerant chamber 22 is decreased, the amount of refrigerant enclosed in the refrigerating cycle is increased, and the state becomes'on the optimum supercool curve. If the load further increases, the status
Goes to the state F, and the spring 23c extends at the intermediate point C ′ to reach the state D ”on the optimum supercool curve.

【0028】以上のように、第2実施例の容器20は、
凝縮器2出口の冷媒の状態を段階的に最適スーパークー
ル曲線上へと補正していく装置である。なお、本第2実
施例では5段階の補正としているが、バネの本数をさら
に増やせば、さらに細かい調節が可能であり最適スーパ
ークール曲線に近づけることができる。また、リキッド
配管5aを流れる冷媒の温度変化に応動する部材として
は、上記の低沸点混合冷媒や形状記憶合金の他に、温度
の変化に応じて体積が変化するワックスや形状が変化す
るバイメタルなどを使用してもよい。
As described above, the container 20 of the second embodiment is
This is a device that gradually corrects the state of the refrigerant at the outlet of the condenser 2 onto the optimum supercool curve. In the second embodiment, the correction is made in five steps, but if the number of springs is further increased, finer adjustment can be performed and the optimum supercool curve can be approximated. As the member that responds to the temperature change of the refrigerant flowing through the liquid pipe 5a, in addition to the above-mentioned low boiling point mixed refrigerant and shape memory alloy, wax whose volume changes according to the temperature change and bimetal whose shape changes May be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の冷凍サイクル装置の概略を示す構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a refrigeration cycle device of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の容器の構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a container according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例の冷凍サイクル装置の作動
を説明するモリエル線図である。
FIG. 3 is a Mollier diagram illustrating the operation of the refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図4】スーパークールと成績係数増加率との関係を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between supercool and a coefficient of performance increase rate.

【図5】冷房負荷とスーパークールとの関係を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a cooling load and a super cool.

【図6】冷房負荷とピストンの位置、冷媒封入量、およ
び最適スーパークールとの関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a cooling load, a piston position, a refrigerant charging amount, and an optimum supercool.

【図7】本発明の第2実施例の容器の構成を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a structure of a container according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2実施例の冷凍サイクル装置の作動
を説明するモリエル線図である。
FIG. 8 is a Mollier diagram illustrating the operation of the refrigeration cycle apparatus according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧縮機 2 凝縮器 3 膨張弁 4 蒸発器 5 冷媒配管 5a リキッド配管 6 容器 7 ピストン 1 Compressor 2 Condenser 3 Expansion valve 4 Evaporator 5 Refrigerant piping 5a Liquid piping 6 Container 7 Piston

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷媒の圧縮吐出を行う圧縮機と、 前記圧縮機より吐出された冷媒の凝縮を行う凝縮器と、 前記凝縮器により凝縮された液冷媒を減圧膨張する膨張
手段と、 前記膨張手段により減圧された冷媒を蒸発する蒸発器
と、 前記圧縮機、凝縮器、膨張手段および蒸発器を連結し閉
回路を形成する冷媒配管とを備えた冷凍サイクル装置で
あって、 前記凝縮器と前記膨張手段の間の冷媒配管に設けられた
容器を備え、 前記容器は、前記冷媒配管と連通していて冷凍サイクル
の冷媒が満たされる冷媒室と、 前記冷媒配管を流れる冷媒の温度の変化に応動する温度
応動部材と、 前記冷媒配管を流れる冷媒の温度が上がると、前記応動
部材によって前記冷媒室の容積を減少させる方向に移動
し、冷媒の温度が下がると前記応動部材によって前記冷
媒室の容積を増加させる方向に移動するピストンとを有
していることを特徴とする冷凍サイクル装置。
1. A compressor that compresses and discharges a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant discharged from the compressor, an expansion unit that decompresses and expands the liquid refrigerant condensed by the condenser, and the expansion. A refrigeration cycle apparatus comprising: an evaporator that evaporates a refrigerant decompressed by means; a compressor, a condenser, a refrigerant pipe that forms a closed circuit by connecting an expansion means and an evaporator, and the condenser. A container provided in the refrigerant pipe between the expansion means is provided, wherein the container is in communication with the refrigerant pipe and is filled with a refrigerant of a refrigeration cycle, and a temperature change of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe. When the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant pipe rises, the moving member moves in a direction of decreasing the volume of the refrigerant chamber by the reacting member, and when the temperature of the refrigerant decreases, the reacting member causes the temperature to decrease. Refrigerating cycle apparatus characterized by and a piston that moves in a direction to increase the volume of the medium chamber.
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