JPH07151425A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH07151425A
JPH07151425A JP30058793A JP30058793A JPH07151425A JP H07151425 A JPH07151425 A JP H07151425A JP 30058793 A JP30058793 A JP 30058793A JP 30058793 A JP30058793 A JP 30058793A JP H07151425 A JPH07151425 A JP H07151425A
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JP
Japan
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refrigerant
heat exchanger
outdoor heat
cooling
tube
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Application number
JP30058793A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Hara
嘉孝 原
Norio Abukawa
則男 虻川
Atsuyumi Ishikawa
敦弓 石川
Shigeya Ishigaki
茂弥 石垣
Takahiro Suzuki
孝浩 鈴木
Masanori Akutsu
正徳 阿久津
Yonezo Ikumi
米造 井汲
Norio Sawada
範雄 沢田
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸点の異なる混合物冷媒を使用した冷凍装置
の暖房運転時において、室外熱交換器の熱交換効率を高
め、且つ、着霜を防止する。 【構成】 室外熱交換器4を、四方弁3側の冷媒出入口
41に、伝熱管43の一端が連通すると共に、伝熱管4
4の一端が逆止弁45を介して接続し、伝熱管43の他
端にはキャピラリーチューブ49と逆止弁46とが並列
に接続し、これらの他端が、伝熱管44の他端に連通す
ると共に、逆止弁47を介してキャピラリーチューブ5
側の冷媒出入口部42に連通し、且つ、この冷媒出入口
部42が伝熱管44と逆止弁45との間に逆止弁48を
介して接続する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、沸点の異なる複数の物
質からなる混合冷媒を使用し、冷/暖房運転や給湯・冷
凍などに供する圧縮式冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】冷媒の圧縮と膨張を繰り返して行うタイ
プの冷凍装置では、以前はアンモニアが、近年はフロン
が広く冷媒として使用されている。フロンは周知のよう
に燃性、爆発性、毒性がなく、また、通常の状態では金
属を腐食することもないなど、極めて使用特性に優れて
いる。
【0003】しかし、化学的に極めて安定であるとして
広く使用されてきたフロンも、大気中に放出されると成
層圏に入り、紫外線によって分解されるまで極めて長期
間に渡って滞留し、紫外線を遮って地上の人間を含む生
物を保護しているオゾン層を破壊するとして、近年その
使用が国際的に制限されて来ている。このため、従来使
用のフロンに代替し得る無害なフロンの開発が鋭意進め
られており、一部には既にオゾン層を殆ど破壊する懸念
のないR−32、−125、−134a、−145a、
−152aなどのフロンが開発されている。
【0004】そして、これら新規に開発されたフロンを
混合使用することにより、オゾン層破壊係数(R−11
の成層圏オゾン層破壊能力を1として表した相対比較
値)が0.05と僅少になったとして従来から家庭用エ
アコンやビル用エアコン、あるいは大型冷凍装置の冷媒
として汎用されてきたR−22に代替し、環境問題に一
層対処しようとする技術が特開平3−170585号公
報に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平3−1
70585号公報に開示された、R−32を60重量%
以下、R−125を85重量%以下、R−134aを1
5〜80重量%の範囲で含有する混合冷媒などでは、冷
媒の流量を空調負荷に合わせて調整したとしても、蒸発
器として機能している熱交換器においては沸点の低い物
質から蒸発が始まり、次第に沸点の高い物質の比率が高
まるので、冷媒の出口側温度が入口側温度より高くなる
傾向がある。
【0006】特に、流通抵抗を小さくするために冷媒の
流路を二つに分岐して設けた従来の熱交換器において
は、冷媒の温度上昇勾配が大きくなる傾向があり、冷媒
入口部における冷媒温度を従来のR−22と同レベルに
設計すると、冷媒出口部における冷媒の温度が上昇して
熱交換効率が低下するだけでなく、圧縮機に還流するガ
ス状冷媒の温度が上昇するため、圧縮機の異常な温度上
昇を招くことになる。
【0007】一方、冷媒出口部においても十分に高い熱
交換効率が得られ、且つ、圧縮機の異常な温度上昇を招
くことがないように、冷媒入口部の冷媒温度が従来より
低くなる設計にすると、特に室外熱交換器を蒸発器とし
て使用する暖房運転時において、室外熱交換器の冷媒入
口部で大気中に含まれる水分が凍って霜が付き、これに
より熱交換効率が却って著しく低下すると云った問題点
があり、この点の解決が課題とされていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するための具体的手段として、圧縮機と冷暖
切換手段と室外熱交換器と減圧装置と室内熱交換器とを
冷媒管で繋いで冷房および暖房運転可能なヒートポンプ
サイクルを構成し、このヒートポンプサイクル内の作動
冷媒として、沸点の異なる混合冷媒を用いた冷凍装置に
おいて、暖房運転時における室外熱交換器の冷媒の流通
抵抗を、冷房運転時における流通抵抗より大きくなるよ
うに冷媒流路を切換える切換え手段を備えた冷凍装置
と、
【0009】圧縮機と冷暖切換手段と室外熱交換器と減
圧装置と室内熱交換器とを冷媒管で繋いで冷房および暖
房運転可能なヒートポンプサイクルを構成し、このヒー
トポンプサイクル内の作動冷媒として、沸点の異なる混
合冷媒を用いた冷凍装置において、前記室外熱交換器の
冷媒流路を、冷房運転時に複数の流路に切換え、且つ、
暖房運転時に前記複数の流路より長い流路に切換える切
換え手段を備えた冷凍装置と、を提供することにより、
前記した従来技術の課題を解決するものである。
【0010】
【作用】暖房運転時における室外熱交換器においては、
流路が長いなど、流通抵抗が大きい冷媒流路が選定され
て冷媒が流れるため、蒸発温度の上昇が抑制されて外気
との熱交換が効率良く行われる。このため、高温冷媒が
圧縮機も還流するのを防止できるし、冷媒入口側の温度
を著しく低温に設定する必要がないので、室外熱交換器
で着霜すると云ったことがなくなる。
【0011】
【実施例】
(実施例1)以下、図1と図2に基づいて本発明になる
第1の実施例を詳細に説明する。図1に例示した冷凍装
置は、各種エンジンや電動モータなど適宜の駆動手段に
よって駆動され、冷媒を圧縮して吐出するための圧縮機
1と、消音器2と、冷媒の流れる方向を切り換えて冷/
暖房運転を選択するための四方弁3と、室外熱交換器4
と、減圧手段としてのキャピラリーチューブ5と、レシ
ーバタンク6と、室内熱交換器7と、アキュムレータ8
とが冷媒管を介して連結されて、実線矢印で示した方向
に冷媒を循環させる冷房回路と、破線矢印で示した方向
に冷媒を循環させる暖房回路とが形成された圧縮式冷凍
装置であり、冷凍サイクルの作動冷媒としては沸点の異
なる物質、例えばR−32と、R−125と、R−13
4aとを、3:1:6などの重量比率に調整して用いら
れる。
【0012】室外熱交換器4は、四方弁3に臨む側の冷
媒出入口部41に、伝熱管43の一端が連通すると共
に、伝熱管44の一端がこの伝熱管への冷媒流入を可能
とし、この伝熱管からの冷媒流出を防止する逆止弁45
を介して接続し、伝熱管43の他端には減圧手段として
のキャピラリーチューブ49と、この伝熱管からの冷媒
流出を可能とし、この伝熱管への冷媒流入を防止する逆
止弁46とが並列に接続し、この並列に設けたキャピラ
リーチューブ49と逆止弁46の他端が、伝熱管44の
他端に連通すると共に、器外への冷媒流出を可能とし、
器内への冷媒流入を防止する逆止弁47を介してキャピ
ラリーチューブ5に臨む側の冷媒出入口部42に連通
し、且つ、この冷媒出入口部42が伝熱管44と逆止弁
45との間に、器内への冷媒流入を可能とし、器外への
冷媒流出を防止する逆止弁48を介して接続した構成で
ある。
【0013】上記構成の冷凍装置において、四方弁3に
よって冷媒を破線矢印の方向に循環させる暖房運転が選
択されているときには、圧縮機1で高温高圧に圧縮され
たガス状冷媒は、消音器2と四方弁3とを経由して室内
熱交換器7の伝熱管71に流入し、図示しないファンに
よって取り込まれた相対的に温度の低い室内空気を管壁
を介して加熱し、これを暖気として室内に吹き出す一
方、低温度の室内空気に放熱した冷媒は凝縮する。
【0014】室内熱交換器7で凝縮した液状冷媒は、レ
シーバタンク6を通過したのちキャピラリーチューブ5
で減圧されて室外熱交換器4に流入する。
【0015】室外熱交換器4において、冷媒出入口部4
2から室外熱交換器4に流入した液状冷媒は、逆止弁4
8・伝熱管44・キャピラリーチューブ49・伝熱管4
3からなる1本の長い冷媒流路を経由して流れる際に、
図示しないファンが送風する室外の相対的に温度の高い
外気と、伝熱管44・43それぞれの管壁を介して熱交
換することで加熱され、蒸発する。
【0016】伝熱管44・43内を流れている冷媒は、
蒸発し続けていても、混合冷媒では沸点の低い物質から
蒸発が始まって、沸点の高い物質の比率が次第に高まる
ので、冷媒の蒸発温度はそれぞれの伝熱管内では下流側
程上昇するが、室外熱交換器4における冷媒の温度上昇
は、この場合、冷媒流路が1パスで流路が長く、流通抵
抗が大きいことから図2に実線で示したように、一点破
線で示した従来の2パス式の熱交換器のそれと比較する
と温度の上昇勾配が小さくなっている。
【0017】しかも、上流側の伝熱管44から温度上昇
して流れ出た冷媒は、キャピラリーチューブ49を通過
することで断熱膨張し、これにより温度が効果的に低下
するので、下流側の伝熱管43で外気と熱交換して全て
の冷媒が蒸発しても、室外熱交換器4から流れ出たとき
の冷媒の温度は、室外熱交換器4に流入した時に比べて
それ程上昇しない。
【0018】したがって、室外熱交換器4の冷媒出入口
部41の側においても、熱交換する外気と冷媒との温度
差の縮小がそれ程起こらないので、外気と冷媒との熱交
換が効率良く行われる。このため、冷媒出入口部42側
の温度を極端に下げる必要がないから、伝熱管44に着
霜を生ずる懸念がなくなる。
【0019】そして、室外熱交換器4における外気との
熱交換によって蒸発したガス状冷媒は、四方弁3・アキ
ュムレータ8を経由して圧縮機1に還流する。
【0020】四方弁3によって冷媒を実線矢印の方向に
循環させる冷房運転が選択されたときには、圧縮機1で
高温高圧に圧縮されたガス状冷媒が、消音器2と四方弁
3とを経由して室外熱交換器4に冷媒出入口部41から
流入するが、このときは二つの並列の短い冷媒流路、す
なわち伝熱管43・逆止弁46・47を通る冷媒流路
と、逆止弁45・伝熱管44・逆止弁47を通る冷媒流
路とに分岐して流れ、キャピラリーチューブ49を側路
するので、この場合の室外熱交換器4は従来周知の2パ
ス式室外熱交換器と全く同様の凝縮器として機能する。
【0021】すなわち、冷媒はそれぞれの伝熱管内にお
いて、図示しないファンが送風する相対的に温度の低い
外気と管壁を介して熱交換して放熱し、凝縮する。
【0022】室外熱交換器4で凝縮した液状冷媒は、キ
ャピラリーチューブ5で減圧されたのち、レシーバータ
ンク6を経て室内熱交換器7に流入し、図示しないファ
ンによって取り込まれた相対的に高温度の室内空気と伝
熱管71の管壁を介して熱交換し、蒸発する際の潜熱に
よってこれを冷却し、冷気として室内に吹き出す。
【0023】そして、室内熱交換器7における室内空気
との熱交換によって蒸発したガス状冷媒は、四方弁3・
アキュムレータ8を経由して圧縮機1に還流する。
【0024】(実施例2)図3に基づいて本発明の第2
の実施例を説明する。なお、図中、図1と同一の符号で
示した部分は、図1において説明した部分と同一の機能
を有する部分であり、本発明の理解を妨げない範囲で説
明は省略した。
【0025】図3に例示した第2実施例の室外熱交換器
4Aは、前記室外熱交換器4で用いた逆止弁45・46
・47・48に代えて、図示しない制御器によって制御
される開閉弁45a・46a・47a・48aを用いて
構成したものである。
【0026】前記開閉弁45a・46a・47a・48
aの開閉は、冷/暖房運転の切り換え時に変更されるの
はもちろん、図示しない温度センサが計測する外気温度
の高低によっても適宜変更される。
【0027】すなわち、上記構成の冷凍装置の室外熱交
換器4Aにおいては、外気が例えば5℃以上と比較的温
度が高く着霜の懸念が少ない場合の暖房運転時には、冷
媒の温度上昇勾配は大きくなるが流通抵抗の小さい運転
が可能なように、開閉弁48aのみを閉じ、他の3個の
開閉弁45a・46a・47aを開けることで、冷媒出
入口部42から器内に流入した液状冷媒が、開閉弁47
a・46a・伝熱管43を経由する冷媒流路と、開閉弁
47a・伝熱管44・開閉弁45aを経由する冷媒流路
の二つに分岐して流れる制御を選択し、
【0028】外気温度が5℃未満になって着霜の懸念が
強くなったときの暖房運転では、冷媒の温度上昇勾配を
緩くして着霜防止機能を高めるために、開閉弁48aを
開け、他の3個の開閉弁45a・46a・47aを全て
閉めることで、冷媒出入口部42から器内に流入した液
状冷媒が、開閉弁48a・伝熱管44・キャピラリーチ
ューブ49・伝熱管43を順次経由して流れるただ一つ
の長い冷媒流路を形成する制御が選択できることから、
図1と図2で説明した実施例1の室外熱交換器4と同様
の作用効果が発揮される。
【0029】なお、四方弁3によって冷房運転が選択さ
れたときには、開閉弁48aを閉じ、他の3個の開閉弁
45a・46a・47aを開けることで、冷媒出入口部
41から器内に流入したガス状冷媒は、伝熱管43・開
閉弁46a・47aを経由する冷媒流路と、開閉弁45
a・伝熱管44・開閉弁47aを経由する冷媒流路との
二つの短い冷媒流路が並列に形成されるので、この場合
も前記室外熱交換器4と全く同様に、凝縮器としての機
能が発揮される。
【0030】ところで、本発明は上記実施例に限定され
るものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から
逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【0031】例えば、室外熱交換器4のキャピラリーチ
ューブ49に代えて電動膨張弁、異径管などを減圧手段
として用いることができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明の冷凍装置に
おいては、暖房運転時の室外熱交換器では、流路が長い
など、流通抵抗が大きい冷媒流路が選定されて冷媒が流
れるため、蒸発温度の上昇が抑制されて外気との熱交換
が効率良く行われる。
【0033】このため、高温冷媒が圧縮機に還流するこ
とがないし、冷媒入口側の温度を著しく低温に設定する
必要がないので、室外熱交換器で着霜すると云ったこと
がないなど、顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の冷凍装置を示す冷媒回路図であ
る。
【図2】室外熱交換器における冷媒の温度変化を示す説
明図である。
【図3】第2実施例の冷凍装置を示す冷媒回路図であ
る。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 消音器 3 四方弁 4・4A 室外熱交換器 41・42 冷媒出入口部 43・44 伝熱管 45・46・47・48 逆止弁 45a・46a・47a・48a 逆止弁 49 キャピラリーチューブ 5 キャピラリーチューブ 6 レシーバタンク 7 室内熱交換器 71 伝熱管 8 アキュムレータ
フロントページの続き (72)発明者 石垣 茂弥 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 鈴木 孝浩 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 阿久津 正徳 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井汲 米造 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 沢田 範雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と冷暖切換手段と室外熱交換器と
    減圧装置と室内熱交換器とを冷媒管で繋いで冷房および
    暖房運転可能なヒートポンプサイクルを構成し、このヒ
    ートポンプサイクル内の作動冷媒として、沸点の異なる
    混合冷媒を用いた冷凍装置において、暖房運転時におけ
    る室外熱交換器の冷媒の流通抵抗を、冷房運転時におけ
    る流通抵抗より大きくなるように冷媒流路を切換える切
    換え手段を備えたことを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項2】 圧縮機と冷暖切換手段と室外熱交換器と
    減圧装置と室内熱交換器とを冷媒管で繋いで冷房および
    暖房運転可能なヒートポンプサイクルを構成し、このヒ
    ートポンプサイクル内の作動冷媒として、沸点の異なる
    混合冷媒を用いた冷凍装置において、前記室外熱交換器
    の冷媒流路を、冷房運転時に複数の流路に切換え、且
    つ、暖房運転時に前記複数の流路より長い流路に切換え
    る切換え手段を備えたことを特徴とする冷凍装置。
JP30058793A 1993-11-30 1993-11-30 冷凍装置 Pending JPH07151425A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007083680A1 (ja) * 2006-01-19 2007-07-26 Showa Denko K.K. 蒸発器
WO2013190830A1 (ja) * 2012-06-18 2013-12-27 パナソニック株式会社 熱交換器及び空気調和機

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