JPH0798161A - 混合冷媒を用いた冷凍装置 - Google Patents

混合冷媒を用いた冷凍装置

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JPH0798161A
JPH0798161A JP24290093A JP24290093A JPH0798161A JP H0798161 A JPH0798161 A JP H0798161A JP 24290093 A JP24290093 A JP 24290093A JP 24290093 A JP24290093 A JP 24290093A JP H0798161 A JPH0798161 A JP H0798161A
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哲夫 佐野
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康弘 新井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非共沸冷媒及び共沸冷媒であっても組成比率
の制御を可能にし、制御応答性の向上を図る。 【構成】 圧縮機1、四方弁9、利用側熱交換器3、熱
源側熱交換器5、減圧装置7とから成る冷凍サイクルの
回路内に、冷媒貯留容器13を設け、冷媒貯留容器13
内に、混合冷媒の溶け込み可能な冷凍機油15を封入し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冷媒に混合冷媒を用
いた冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】混合冷媒を用いた冷凍装置は、冷凍サイ
クル内を循環する冷媒の組成比率を可変とすることによ
り、能力制御や性能改善が可能となる。
【0003】混合冷媒の組成比率を可変とする手段とし
て、例えば、混合冷媒を貯留する冷媒タンクを冷凍サイ
クル内に設けた特開昭61−86537号公報や、混合
冷媒を貯留する貯留器と直列に充填材が封入された精留
分離器を冷凍サイクル内に設けた特開平1−21075
9号公報等が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記した如く冷媒タン
ク又は貯留器内に、混合冷媒の比率をかえて貯留するこ
とで、循環する冷媒の組成比率が可変となる。これによ
り、運転条件に対応した好適な冷媒での運転が行なえる
ようになるが、貯留タンクを設けた前者にあっては、沸
点の大きく異なる混合冷媒にのみ使用が可能であり、沸
点が近い混合冷媒や共沸混合冷媒には適用できない不具
合いがある。
【0005】また、貯留器と精留分離器を直列に設けた
後者にあっては、部品点数が増えるようになると共に組
付性、コスト性の面において望ましくないこと、また、
冷凍装置に封入されている潤滑油が付着して冷媒の通過
を妨げる等、維持管理が面倒になると共に実用化には難
しい点があった。
【0006】そこで、この発明は、共沸、非共沸等の混
合冷媒の条件に影響されることなく組成比率の制御を可
能にすると共に制御応答性の面でも優れた混合冷媒を用
いた冷凍装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、熱
源側熱交換器、減圧装置とから成る冷凍サイクルの回路
内に、混合冷媒に溶け込みが可能な冷凍機油を封入した
冷媒貯留容器を設ける一方、冷媒貯留容器内の冷凍機油
に、圧力又は温度変化を与える制御手段を設けてある。
【0008】
【作用】かかる混合冷媒を用いた冷凍装置によれば、冷
凍サイクル内を循環する混合冷媒は、制御手段によって
所定の圧力、温度が設定されることで、冷媒貯留容器内
の冷凍機油内に所定の比率で溶け込むようになる。これ
により、冷凍サイクル内の混合冷媒の組成比率が変化
し、運転条件に対応した好適な冷媒による運転が行なえ
るようになる。
【0009】この場合、混合冷媒は液体への溶解現象を
利用しているため、固体物質への吸着反応等の手段に比
べて速い反応となり、制御応答性が向上する。
【0010】
【実施例】以下、図1乃至図4の図面を参照しながらこ
の発明の実施例を詳細に説明する。
【0011】図1は冷媒に、例えば、圧力、温度条件に
よって後述する冷凍機油15に対する溶け込みが異なる
と共に性状の異なるR32とR134aを用いた混合冷
媒が用いられたヒートポンプタイプの冷凍装置を示して
いる。冷凍装置は、圧縮機1と、利用側熱交換器3と、
熱源側熱交換器5と、減圧装置7とを有し、冷凍運転、
暖房運転に応じて四方弁9を操作することで、圧縮機1
から吐出される冷媒は、点線矢印の如く利用側熱交換器
3側へ、または、実線矢印の如く熱源側熱交換器5側へ
向かう流れとなり、運転モードに対応した切換制御が可
能となっている。
【0012】また、冷凍サイクルを構成する回路11内
には、前記減圧装置7と並列に冷媒貯留容器13が設け
られ、冷媒貯留容器13内には、混合冷媒の溶け込みが
可能な冷媒機油15が封入されている。
【0013】冷凍機油15は、使用する混合冷媒と科学
的な反応により不純物を生成する事の無い安定性のある
性状で、冷凍サイクル中にあって、他の構成物と不要な
化学反応が生じなければ、必ずしも冷凍機用に限定され
る必要はない。
【0014】一方、冷媒貯留容器13の回路内には、第
1開閉弁17と、第2開閉弁19が設けられ、第1、第
2開閉弁17,19の開度量をそれぞれ制御すること
で、冷媒貯留容器13内に、冷凍サイクル内の圧力と温
度が誘導され、所定の圧力と温度が設定されるようにな
っている。
【0015】このように構成された冷凍装置において、
四方弁9を切換えて冷媒を矢印実線の如く流すことで冷
凍運転となる。また、矢印点線の如く流すことで、暖房
運転が行なえるようになり、ここでは、冷凍運転につい
て具体的に説明する。
【0016】即ち、圧縮室1で冷媒ガスを吸入・圧縮
し、高温・高圧にして送り出す。この高温・高圧ガスは
熱源側熱交換器5に入り、電動ファン21で強制冷却さ
れる。このとき、冷媒ガスは冷却フィンを通過する空気
に凝縮の潜熱を奪われて液化される。
【0017】液化した冷媒ガスは、減圧装置7へ流れ、
ここで高圧ガスは急激に膨脹して、低温低圧の霧状とな
る。次に熱源側熱交換器3に流れ、周囲の空気からフィ
ンを通して蒸発の潜熱を奪い、空気を冷却して冷風と
し、ブロア・モータ23で外へ吐き出される。冷媒ガス
はここで霧状からガス状になり、再び圧縮機1に流れ
る。このサイクルの繰返しで冷凍運転が行なわれる。
【0018】この冷凍運転時において、例えば「強」の
運転条件の時には、第1、第2開閉弁17,19の開度
量をそれぞれ調整することで、冷媒貯留容器13内の圧
力、温度が変化する。
【0019】具体的に説明すると、例えば、図4に示す
ように、冷媒貯留容器13内の温度を40℃とし、圧力
を20kg/cm2 とすると、R32の冷媒は約30%
の比率まで冷凍機油15に溶け込むに対し、R134a
の冷媒は100%の比率まで冷凍機油13内に溶け込む
ようになる。したがって、冷凍サイクル中の混合冷媒
は、初期封入比率よりR32の冷媒が多い運転モードが
可能となり、冷凍能力が増加するようになる。
【0020】また、「弱」の運転条件の時には、温度を
40℃で圧力を10kg/cm2 に設定すると、図4か
らR32の冷媒は約13%、R134aの冷媒は23%
の比率まで冷凍機油15内に溶け込むため、組成比率は
R134aの冷媒が多い運転モードが可能となる。この
結果、冷凍能力は低下すると共に圧力も低下するため、
少ない消費電力で済むようになる。
【0021】したがって、混合冷媒の組成比率を変える
ことで運転条件に対応した好適な運転が行なえると共
に、冷凍機油15に対して迅速に溶け込むため、制御応
答性が向上する。
【0022】なお、図2に示すように、冷媒貯留容器1
3の外周面に熱伝達チューブ25を掛回し、熱伝達チュ
ーブ25の一端を、温度制御弁27を介して、前記圧縮
機1の吐出側と接続連通させる。また、熱伝達チューブ
25の他端を、圧縮機1の取入側と接続連通させるよう
にしてもよい。
【0023】これによれば、温度制御弁27による開閉
によって、熱伝達チューブ25に高温・高圧の冷媒が流
れるようになり、冷凍機油15が封入された冷媒貯留容
器13を外部から強制加熱する。この結果、冷媒貯留容
器13の迅速で正確な圧力、温度管理が可能となる。
【0024】この場合、図3に示すように制御部29に
よって温度管理されるヒータ31を直接冷媒貯留容器1
3に掛回することで、図2の実施例と同様の作用、効果
が期待できるようになる。
【0025】
【発明の効果】以上、説明したようにこの発明の冷凍装
置によれば、非共沸冷媒及び共沸冷媒であっても、運転
条件に対応した好適な組成比率の制御が可能となり、巾
広い能力制御が行なえると共に効率のよい運転ができ
る。
【0026】また、液体へ冷媒を溶け込ます手段を採っ
ているため、固体物質への吸着反応等に比べ速い反応が
可能となるため制御応答性が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施した冷凍サイクルを示した説明
図。
【図2】第2の実施例を示した図1と同様の説明図。
【図3】第3の実施例を示した図1と同様の説明図。
【図4】温度・圧力条件に対応して各冷媒の溶解度を示
した説明図。
【符号の説明】
1 圧縮機 3 利用側熱交換器 5 熱源側熱交換器 7 減圧装置 9 四方弁 13 冷媒貯留容器 15 冷凍機油

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、熱源
    側熱交換器、減圧装置とから成る冷凍サイクルの回路内
    に、冷媒貯留容器を設け、冷媒貯留容器内に、混合冷媒
    の溶け込みが可能な冷凍機油を封入したことを特徴とす
    る冷凍装置。
  2. 【請求項2】 圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、熱源
    側熱交換器、減圧装置とから成る冷凍サイクルの回路内
    に、混合冷媒に溶け込みが可能な冷凍機油を封入した冷
    媒貯留容器を設ける一方、冷媒貯留容器内の冷凍機油
    に、圧力又は温度変化を与える制御手段を設けたことを
    特徴とする混合冷媒を用いた冷凍装置。
  3. 【請求項3】 制御手段は、冷媒貯留容器の取入側及び
    取出側の回路を開閉する開閉弁又は、冷媒貯留容器を直
    接加熱する加熱装置であることを特徴とする請求項2記
    載の混合冷媒を用いた冷凍装置。
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