JPH0639979B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

冷凍サイクル装置

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JPH0639979B2
JPH0639979B2 JP58177511A JP17751183A JPH0639979B2 JP H0639979 B2 JPH0639979 B2 JP H0639979B2 JP 58177511 A JP58177511 A JP 58177511A JP 17751183 A JP17751183 A JP 17751183A JP H0639979 B2 JPH0639979 B2 JP H0639979B2
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refrigerant
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等 飯島
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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
    • F25B2400/13Economisers
    • 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
    • F25B2400/23Separators

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、圧縮機に吸入ポートおよび吐出ポートとは
別にインジェクションポートを設けて、中間圧でインジ
ェクションする冷凍サイクル装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来この種の装置として第1図に示すものがあった。第
1図はその系統図であり、図において、(1)はインジェ
クションポートを設けた圧縮機、(2)は四方弁、(3)は室
内に設けられる第1熱交換器、(4)は第1膨張装置とな
る温度式膨張弁、(5)は気液分離器、(6)は第2膨張装置
となる毛細管、(7)は室外に設けられる第2熱交換器で
あり、これらは四方弁(2)およびアキュムレータ(8)を介
して順次接続し冷凍サイクル装置を形成している。(9)
は逆止弁、(10)は第3膨張装置となる毛細管で、温度式
膨張弁(4)、気液分離器(5)および毛細管(6)と並列に設
けられている。(11)は上記温度式膨張弁(4)の感温筒
で、第2熱交換器(7)の出口側に設けられている。(12)
は上記気液分離器(5)および上記圧縮機(1)のインジェク
ションポートを接続するインジェクション配管である。
次に動作について説明する。暖房運転においては、圧縮
機(1)で圧縮されて高温高圧となった冷媒ガスは四方弁
(2)を通り、凝縮器となる第1熱交換器(3)で熱交換して
高温高圧の液となり、温度式膨張弁(4)で中間圧まで減
圧され、液とガスの2相となった冷媒は気液分離器(5)
でガスと液が分離され、分離された液冷媒は毛細管(6)
で低温低圧の冷媒となって、蒸発器となる第2熱交換器
(7)で熱交換し、蒸発して加熱ガスとなり、再び四方弁
(2)を通り、アキュムレータ(8)を経て圧縮機(1)に吸入
される。一方、気液分離器(5)で分離されたガス冷媒は
インジェクション配管(12)を経て圧縮機(1)のインジェ
クションポートより吸入される。そして第2熱交換器
(7)出口の冷媒温度を感温筒(11)により検知し、温度式
膨張弁(4)で第2熱交換器(7)出口冷媒のスーパーヒート
量を調節する。冷房運転では、四方弁(2)を切換えるこ
とにより、冷媒は圧縮機(1)から第2熱交換器(7)、毛細
管(10)、逆止弁(9)、第1熱交換器(3)およびアキュムレ
ータ(8)を流れて循環し、温度式膨張弁(4)は閉じるた
め、気液分離器(5)のラインには流れない。
従来のインジェクション型の冷凍サイクル装置は、以上
のように、第1膨張装置として気液分離器(5)の入口側
に温度式膨張弁(4)を、第2膨張装置として気液分離後
の液冷媒出口側に毛細管(6)を設けた構成となってお
り、毛細管(6)の流量制御範囲が狭いため、負荷の大き
い場合は必要量の冷媒が流れず、蒸発器となる第2熱交
換器(7)出口冷媒のスーパーヒート量が大きくなる。こ
うして温度式膨張弁(4)の開度が大きくなり、液冷媒は
あまり減圧されないで、ほぼ液状態のまま気液分離器
(5)に流入する。従って、気液分離器(5)は液冷媒で満た
され、このためインジェクション配管(12)から多量の液
冷媒が圧縮機(1)に吸入されて、圧縮機(1)が液圧縮を起
し故障する原因となるばかりでなく、能力も低下し、高
効率で高能力運転が行えなくなるなどの欠点があった。
〔発明の概要〕
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、第1熱交換器からの液冷媒を減圧
膨張する第1膨張装置として、減圧膨張前の圧力と減圧
膨張後の圧力との圧力差を所定値以上に制御する圧力作
動型開閉弁を用い、この圧力作動型開閉弁の所定値以上
の減圧膨張作用によって、第1熱交換器からの液冷媒を
常に確実に冷媒ガスと冷媒液との2相冷媒に生成し、こ
の生成した2相冷媒を気液分離器で冷媒ガスと冷媒液と
に分離した後に、比重の軽い冷媒ガスを気液分離器の上
方部からインジェクション配管によって圧縮機へ導入す
る冷凍サイクル装置を提供するものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第2
図はこの発明の一実施例による冷凍サイクル装置を示す
系統図であり、図において、第1図と同一符号は同一ま
たは相当部分を示す。(13)は第1膨張装置として気液分
離器(5)の入口側に設けられた圧力作動型開閉弁として
の定圧膨張弁である。温度式膨張弁(4)は第2膨張装置
として、毛細管(6)の代りに気液分離器(5)の液冷媒出口
側に設けられ、感温筒(11)と接続している。他の構成は
第1図と同様である。
第3図は定圧膨張弁(13)の断面図であり、図において、
(21)は本体に一端を支持されたバネ、(22)はこのバネの
他端に接続するダイヤフラム(またはベローズ)、(23)
はこのダイヤフラムに接続するプッシュピン、(24)はこ
のプッシュピンおよびバネ(25)に接続するニードル弁、
(26)はこのニードル弁により開閉されるオリフィス、(2
7)はこのオリフィスに接続する入口側流路、(28)は出口
側流路であり、バネ(21)、(25)の荷重と蒸発圧力(Pm)と
の力関係によりニードル弁(24)が動作するようになって
いる。すなわち、蒸発圧力(Pm)が設定蒸発圧力(Pm′)
より高くなると、ニードル弁(24)が上方向に移動し、オ
リフィス(26)の開口面積が減少する。また逆に蒸発圧力
(Pm)が設定蒸発圧力(Pm′)より低くなると、ニードル
弁(24)が下方に移動し、オリフィス(26)の開口面積が増
大し、蒸発圧力(Pm)=設定蒸発圧力(Pm′)となるよう
に調節される。
次に動作について説明すると、暖房運転では、圧縮機
(1)で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは四方弁(2)を通
り、凝縮器となる第1熱交換器(3)で熱交換されて凝縮
液化し、定圧膨張弁(13)で中間圧力(Pm)まで減圧され、
2相となって気液分離器(5)に流入する。ここでガス冷
媒と液冷媒とに分離され、このうち液冷媒は温度式膨張
弁(4)により低圧(Pl)に減圧されて低温低圧力の2相冷
媒となり、蒸発器となる第2熱交換器(7)で熱交換して
蒸発し、過熱ガスとなって四方弁(2)およびアキュムレ
ータ(8)を通り圧縮機(1)に吸入される。一方、気液分離
器(5)で分離されたガス冷媒はインジェクション配管(1
2)を通り、圧縮機(1)のインジェクションポートより吸
入される循環サイクルとなる。
上記の循環サイクルでは、気液分離器(5)出口側に温度
式膨張弁(4)を設け、その感温筒(11)を第2熱交換器(7)
出口に設けているため、従来の毛細管(6)のように負荷
変動により第2熱交換器(7)出口冷媒のスーパーヒート
が過大となったり、あるいは液バックとなったりするこ
とがなく、常時所定のスーパーヒートにすることがで
き、高効率運転が行えるとともに、機器の信頼性を向上
することができる。またさらに気液分離器(5)入口側
に、減圧膨張前・後の圧力差を所定値以上に制御し、か
つ減圧膨張後の圧力を一定に制御する定圧膨張弁(13)を
用いて、第1熱交換器や第2熱交換器側の圧力・温度負
荷の変動があっても、常に所定値以上の減圧膨張作用で
確実に冷媒ガスと冷媒液との2相冷媒を生成し、出口側
の冷媒が完全液冷媒とならない中間圧(例えば6〜8kg
/cm2程度)に設定しているため、常時インジェクション
配管(12)からガス冷媒をインジェクトすることができ、
液冷媒を多量にインジェクションすることがなく、圧縮
機(1)の信頼性を向上することができる。他の動作は第
1図と同様である。
なお上記実施例では気液分離器(5)入口側に圧力作動型
開閉弁として定圧膨張弁(13)を設けた場合について説明
したが、定圧膨張弁(13)の代りに第4図に示す差圧弁(1
4)その他の圧力作動型開閉弁を設けてもよい。第4図に
おいて(29)は出口側流路(28)とダイヤフラム(22)内の圧
力を同一にする均圧孔であり、常に差圧弁(14)の入口側
流路(27)と出口側流路(28)の差圧が所定値(例えば4〜
6kg/cm2程度)となるようになっている。なお、第2膨
張装置として、第2熱交換器の出口温度に基づいて絞り
開度を制御する温度式膨張弁を用いた時には、外気温度
が高い時の負荷変動時、即ち入口側圧力(減圧膨張前の
圧力)が高い時の負荷変動時には、温度式膨張弁は液冷
媒を多量に流し、第2熱交換器の出口温度を急激に低下
させ、この低下により絞り開度は全閉となるために、第
2熱交換器の出口温度はただ直に急激に上昇し、この上
昇により絞り開度は今度は全開となる。この短時間に絞
り開度の全開・閉を繰り返す所謂ハンチング現象の問題
が発生する。しかし、第1膨張装置として、減圧膨張後
の圧力を一定に制御する定圧膨張弁を用いることによ
り、定圧膨張弁の減圧膨張後の圧力である温度式膨張弁
の入口側圧力は、外気温度が高い時の負荷変動時でも、
常に一定の圧力で制御されているので、温度式膨張弁の
ハンチング現象の問題は発生しない。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、第1熱交換器からの液
冷媒を減圧膨張する第1膨張装置として、減圧膨張前の
圧力と減圧膨張後の圧力との圧力差を所定値以上に制御
する圧力作動型開閉弁を用いているので、暖房運転時
に、圧力作動型開閉弁は第3図および第4図に示すとう
り逆止弁の役割をするために、第1膨張装置からのバイ
パス冷媒による能力低下や不安定な運転を防止する。ま
た、冷房運転時には、第1熱交換器の圧力・温度が外気
温度、風速、雨、雪等の環境条件や冷・暖の運転条件に
よって変動したり、第2熱交換器の圧力・温度が室内負
荷や冷・暖の運転条件によって変動したりしても、圧力
作動型開閉弁が第1熱交換器からの液冷媒を常に所定値
以上の減圧膨張作用で確実に冷媒ガスと冷媒液との2相
冷媒に生成し、この生成した2相冷媒を気液分離器で冷
媒ガスと冷媒液とに分離した後に、比重の軽い冷媒ガス
を気液分離器の上方部からインジェクション配管によっ
て圧縮機へ導入するために、常に圧縮機は液圧縮トラブ
ルを起こさない、安定性・信頼性の高い冷凍サイクル装
置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の冷凍サイクル装置の系統図、第2図はこ
の発明の一実施例による冷凍サイクル装置を示す系統
図、第3図は定圧膨張弁の断面図、第4図は差圧弁の断
面図である。 各図中、同一符号は同一または相当部分を示すものと
し、(1)は圧縮機、(2)は四方弁、(3)は第1熱交換器、
(4)は温度式膨張弁、(5)は気液分離器、(6)、(10)は毛細
管、(7)は第2熱交換器、(8)はアキュムレータ、(9)は
逆止弁、(11)は感温筒、(13)は定圧膨張弁、(14)は差圧
弁、(21)、(25)はバネ、(24)はニードル弁、(26)はオリ
フィスである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インジェクションポートを有する圧縮機、
    四方弁、第1熱交換器、第1膨張装置、インジェクショ
    ン吐出ポートを上方部に有する気液分離器、第2膨張装
    置、および第2熱交換器が配管で順次接続され、かつ前
    記圧縮機と前記気液分離器とを接続するインジェクショ
    ン配管とを備えた冷凍サイクル装置において、前記第1
    熱交換器からの液冷媒を減圧膨張する前記第1膨張装置
    として、減圧膨張前の圧力と減圧膨張後の圧力との圧力
    差を所定値以上に制御する圧力作動型開閉弁を用いると
    共に、かつ前記第2膨張装置として、前記第2熱交換器
    の出口温度に基づいて絞り開度を制御する温度作動型開
    閉弁を用いたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
  2. 【請求項2】圧力作動型開閉弁が、減圧膨張前の圧力と
    減圧膨張後の圧力との差を所定値以上に制御すると共
    に、かつ前記減圧膨張後の圧力を一定に制御することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の冷凍サイクル装
    置。
  3. 【請求項3】圧力作動型開閉弁が、減圧膨張前の圧力と
    減圧膨張後の圧力との差を所定値以上で一定に制御する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の冷凍サイ
    クル装置。
  4. 【請求項4】第1膨張装置、気液分離器、および第2膨
    張装置と並列に設けられ、互いに直列に接続された逆止
    弁および第3膨張装置と、圧縮機に接続され、冷・暖房
    運転を切換える四方弁とを備えたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載、第2項記載、または第3項記載
    の冷凍サイクル装置。
JP58177511A 1983-09-26 1983-09-26 冷凍サイクル装置 Expired - Lifetime JPH0639979B2 (ja)

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JPS6069461A JPS6069461A (ja) 1985-04-20
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JP3984257B2 (ja) * 2004-10-28 2007-10-03 三星電子株式会社 空気調和機
JP6079474B2 (ja) * 2013-06-25 2017-02-15 株式会社デンソー ヒートポンプ用差圧弁
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