JPS5845453A - 冷凍装置における冷媒量調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、負荷の変化に対して、冷媒回路中を流れる冷
媒循環量を変化させ、負荷に応じて最高冷凍能力を発揮
させることができる冷媒量調節装置の改良に関するもの
である。

従来、冷媒量調節装置を備えた冷凍装置は、第１図に示
すように、圧縮機ａ、凝縮器す、絞シ装置Ｃ２蒸発器ｄ
をそれぞれ環状に連結し、冷媒量調節容器ｅを絞シ装置
Ｃの途中の接続位置ｑに。

あるいは、絞り装置Ｃと蒸発器ｄとの間に連結し。

さらに、圧縮機ａと蒸発器ｄを連結する吸入管ｆを冷媒
量調節容器ｅに貫通させた構成が知られている。

このような構成にした場合、絞り装置Ｃと冷媒量−節容
器ｅとの接続位！ｑの冷媒は、気液二相の飽和状態であ
る。だから、もし、吸入管量が冷媒量調節容器ｅを貫通
していなければ、冷媒量調節容器ｅの内部の冷媒状態は
、絞り装置Ｃと冷媒量調節容器ｅとの接続位置ｑの冷媒
と同じ飽和状態になる。しかし、吸入管ｆが冷媒量調節
容器ｅを貫通している場合には１通常吸入管ｆの温度は
絞り装置Ｃと冷媒量調節容器ｅとの接続位置ｑの温度よ
りも低いため、冷媒量調節容器ｅの内部の冷媒の一部が
凝縮する。よって、絞り装置Ｃと冷媒量調節容器ｅとの
接続位置ｑの冷媒の湿り度よシも、冷媒量調節容器ｅの
内部の冷媒の湿り度の方が大きくなる。つまり、吸入管
ｆの温度の方が。

前記接続位置ｑの温度よシも低に場合には、冷媒、ｊｌ
調節容容器に冷媒が蓄積されるだけである。

上述した冷媒量調節容器ｅの内部の冷媒状態の負荷に対
する変化を、第２図を用いて説明する。

冷媒量調節容器ｅの熱収支を考える場合、その主な熱量
は、冷媒量調節容器ｅの周囲の空気からの熱伝達によっ
て冷媒量調節容器ｅに侵入する熱量と、冷媒量調節容器
ｅを貫通している吸入管ｆによって冷媒量調節容器ｅか
ら奪われる熱量とがある。第２図は、横軸に冷凍装置の
負荷の大きさをとり、縦軸に冷媒量調節容器ｅへの侵入
熱量を、とって、冷凍装置の負荷変動に対する冷媒量調
節容器ｅの熱収支を説明したもめである。ただし、侵入
熱量が負ということは、冷媒量調節容器ｅより熱量が奪
われることを意味している。第２図において、曲線ｑ１
は負荷に対する周囲空気から侵入する熱量の変化をあら
れし１曲線ｑ２は負荷に対する吸入管ｆから侵入する熱
量の変化をあられしている。そして、冷媒量調節容器ｅ
に侵入する全熱量は、ｇｌと９２とを加えた熱量になり
、この全侵入熱量は一曲線ｑ３であられしている。ここ
で曲線ｇ３上の点Ｘは、冷媒量調節容器ｅへの侵入熱量
がないことを意味している。

ところで、冷媒量調節容器ｅが冷媒量の調節機能を果た
す場合は、この点Ｘであられされる負荷をほぼ中心とし
て、その前後のある範囲の負荷変動の場合だけである。

なぜなら１点Ｘの負荷よりも負荷がかなり大きくなると
、冷媒量調節容器ｅの内部の冷媒は常に過熱蒸気の状態
となり、負荷変動があっても冷媒量調節容器ｅの内部の
冷媒の過熱度が変化するだけであって、冷媒量調節容器
ｅの内部に蓄積される冷媒の質量には、はとんど変化が
ない。逆に、点Ｘの負荷よシも負荷がかなり小さくなる
と、冷媒量調節容器ｅの内部の冷媒は常に過冷却液状態
となり、負荷変動があっても。

冷媒量調節容器ｅの内部の冷媒の過冷却度が変化するだ
けであって、冷媒量調節容器ｅの内部に蓄積される冷媒
の質量にはほとんど変化がない。しかし、冷凍装置が使
用される通常の負荷の範囲は、第２図の点ｍと点ｎで示
される範囲である。つまり、冷凍装置が使用される通常
の負荷範囲では、吸入管量が冷媒量調節容器ｅから奪う
熱量（侵入熱量が負である熱量）が大きすぎるため５点
Ｘで示される負荷が、冷凍装置が使用される通常の負荷
範囲よりも、かなり高いということになる。

上記説明より明らかなように、結局、冷凍装置が使用さ
れる通常の負荷範囲では、従来の冷媒量調節容器ｅ内部
は過冷却液で占められ、負荷が極端に大きな範囲でしか
冷媒量調節機能を果たさなく、冷凍装置が使用される通
常の負荷の範囲ではほとんど冷媒量の調節機能を果たさ
ないという欠点があった。特に低負荷時には、圧縮機に
液戻シが生じるという短所があった。

そこで１本発明は吸入管に分岐管を設けて、冷媒調節容
器から奪う熱量を抑制し、通常の負荷変動に対しても、
冷媒回路中を流れる冷媒の量を変化させ、常に負荷に応
じて、冷凍装置に最高能力を発揮させることを可能にし
たものである。

本発明の一実施例を第３図ないし第４図により説明する
。第３図に示すように、圧縮機１．凝縮器２．絞り装置
３．蒸発器４をそれぞれ環状に連ｉする。冷媒量調節容
器５は、絞り装置・３の途中の接続位置３ａと連結され
ている。また、吸入管６は、圧縮機１と蒸発器４とを連
結し、この吸入管６に設けた分岐管６ｄの一端は、前記
吸入管６の途中の分岐点６ｂと連結され５分岐管６ｄの
他端は、前記吸入管６の途中で、前記分岐点６ｂよりも
圧縮機１側に位置している合流点６Ｃと連結されている
。さらに、第４図に示すように、前記分岐管６ａは：冷
媒量調節容器５に貫通させて熱交換的に配設されている
。

上記した冷媒量調節装置の作用について、以下に説明す
る。

一般に、負荷変動に対して、吸入管６と分岐管６ａの温
度は敏感に、かつ、大きく変化するが。

冷媒量調節容器５と絞り装置３との接続位置３ａの温度
は、あまり変化しない。

今、ある設計熱負荷条件に対して、冷凍装置が最高能力
を発誘するように必要冷媒が充てんされているものとす
る。ある一定の負荷条件のもとで、冷凍装置が運転され
ているとすると、吸入管６の温度も分岐管６ａの温度も
ある一定の温度に保たれる。この時、冷媒量調節容器５
を貫通している分岐管６ａの温度は、冷媒量調節容器５
と絞り装置３との接続位置３ａの温度よりも低くなる〇
このため、冷媒量調節装置５の内部の冷媒の温度は、冷
媒量調節容器６と絞り装置３との接続位置３ａの冷媒の
温度と等しい飽和温度を示すが、冷媒量調節容器６の内
部の冷媒の湿り度と前記接続位置３ａの冷媒の湿り度は
異なることになる。冷媒量調節を行う際には、冷媒量調
節容器５の内部の冷媒の湿り度の調節が重要であり、換
言すると。

冷媒の気体状態と液体状態の比重量の差が大きいため、
冷媒量調節容器６の内部の冷媒の液相の割合の制御が重
要である。第６図は、横軸に分岐管６ａの管径をとり、
縦軸に冷媒量調節容器６の内部の冷媒の湿り度をとって
、ある設計熱負荷条件のもとての冷媒量調節容器６の内
部の冷媒の液相の割合を示したものである。例、えば、
第６図において、ｈ点で示される管径の分岐管６ａを用
いたとすると、設計負荷条件のもとでは、冷媒量調節□
゛：：斧器内部の冷媒の湿り度はｉとなる。この冷媒量
調節容器６の内部の冷媒の湿り度は、上記説明したよう
に、分岐管６ａの管径を適描に選択することにより、任
意の湿り度が得られるが、その他の方法として、第６図
に示すように、分岐管６ａにフィン８を設けて、その伝
熱面積を変えることによって、冷媒量調節容器５の内部
の冷媒の湿り度を適宜選ぶことができる。

次に、負荷変動した場合の冷媒量調節装置の作用につい
て説明する。先ず、負荷が減少した場合を考えると、こ
の負荷条件で冷凍装置が最高能力を発揮する冷媒量より
も過剰の冷媒が冷媒回路中を循環することになるので、
過熱度のほとんどない冷媒が、吸入管６と分岐管６ａを
通って圧縮機１に吸い込まれる。あるいは、冷媒の一部
が液状のまま吸入管６と分岐管６ａを通って圧縮機１に
吸い込まれることになり、吸入管６と分岐管６ａの温度
は、負荷が減少する前よりも低くなる。

このため、冷媒量調節容器６の内部の飽和蒸気状態の冷
媒が凝縮するの−で、冷媒量調節容器６の内部の冷媒の
湿り度が大きくなり、冷媒の液相の割合が大きくなる。

その結果、冷媒量調節容器５の内部に含まれる冷媒の質
量は、負荷変動前と比較すると、増加する。この増加し
た冷媒は、結局。

絞り装置３の途中の接続位置３ａから、冷媒回路中の冷
媒が冷媒量調節容器５に流れこんだ冷媒であるため、冷
媒回路中の過剰な冷媒が除去されたことになり、吸入管
６と分岐管６ａの温度は上昇して前記接続位置３ａの温
度と釣合う。

次に負荷が増加した場合の冷媒量調節装置の作用につい
て説明する。負荷が増加すると、この負荷条件で冷凍装
置が最高能力を発揮できる冷媒量よシも冷媒回路中を循
環する冷媒量が不足するこ七になるので、過熱度の大き
い冷媒が吸入管６と分岐管６ａを通って、圧縮機１に吸
い込まれることになる。つまり、吸入管６と分岐管６ａ
の温度は、負荷変動前よりも高くなる。このため、冷媒
量調節容器５の内部の飽和液状態の冷媒が蒸発するので
、′冷媒量調節容器５の内部の冷媒の湿り度は小さくな
り、冷媒の液相の割合が小さくなる０その結果、冷媒量
調節容器５の内部に含まれる冷媒の質量は、負荷変動前
と比較すると減少する。

この減少した冷媒は、結局、絞り装置３の途中の接続位
置３ａから、冷媒量調節容器６の内部の冷媒が、冷媒回
路中に流れこんだ冷媒であるため。

不足していた冷媒回路中に冷媒が補給されることになり
、吸入管６と分岐管６ａの温度は減少し。

絞り装置３の途中の接続位置３ａの温度と釣合うことに
なる。

上述した冷媒量調節容器５の内部の冷媒状態の負荷に対
する変化を第７図を用いて説明する。冷媒量調節容器６
の熱収支を考える場合、従来例で説明したように、その
主な熱量は、冷媒量調節容器６の周囲の空気からの熱伝
達によって冷媒量調節容器６に侵入する熱量と冷媒量調
節容器６を貫通している分岐管６ａによって冷媒量調節
容器６から奪われる熱量とがある。

第７図は、横軸に冷凍装置の負荷の大きさをとり、縦軸
に冷媒量２節容器６への侵入熱量をとって、冷凍装置の
負荷変動に対する冷媒量調節容器６の熱収支を説明した
ものである。ただし、侵入仝 熱量が負というこは、冷媒量調節容器６より熱量が奪わ
れることである。第７図において１曲ｑ４は負荷に対す
る周囲空気から侵入する熱量の変化をあられし５曲線ｑ
５は負荷に対する分岐管６ａ。

から侵入する熱量の変化をあられしている。又。

冷媒量調節容器６に侵奏する全熱量は、ｇ４と９５とを
加えた熱量になり、この全侵入熱量は、曲線ｑ６であら
れしている。曲線ｑ６上の点ｙは、冷媒量調節容器６へ
の侵入熱量がないことをあられしている。

いま、第７図において、冷凍装置が使用される通常の負
荷が、点ｍと点ｎの範囲であられされるとすると、第６
図で説明したように、分岐管６ａの管径を適当に選択す
ることによって２曲線ｑ６上の点ｙを通常の負荷範囲で
ある点ｍと点ｎとの間に位置させることが可能となる。

なお、第３図、第４図および第６図に示した例では、圧
縮機１と蒸発器４とを連結する吸入管６から分岐させ、
た分岐管６ａを冷媒量調節容器６に貫通させたものであ
るが、この貫通させたことの意味は５分岐管６ａと冷媒
量調節機能噴とを熱交換させることである。故に、分岐
管６ａを冷媒量調節容器６に接触させるなどして、熱交
換させるように配設させてもよい。

上述のように２本発明の冷媒量調節装置は、圧縮機、凝
縮器、絞り装置、蒸発器をそれぞれ環状に連結し、冷媒
量調節容器を絞り装置の途中の接続位置にあるいは、絞
り装置と蒸発器との間に連結し、さらに、圧縮機と蒸発
器とを連結する吸入管から分岐した分岐管を前記冷媒量
調節容器に熱交換的に配設させたもの去ある。このため
、従来の冷媒量調節装置よりも広い範囲の負荷変動に対
して、冷媒量の調節が可能である。

さらに、従来の冷媒量調節装置と異なり、圧縮機と蒸発
器とを連結する吸入管の一部を分岐させた分岐管を冷媒
量調節容器に熱交換的に配設させているため、前舶分岐
管の管径を適当に選ぶこ七により、設計負荷条件時に、
冷媒量調節容器に蓄積できる冷媒量を任意に選択できる
。このため１、　、Ｊｉ、ａ時に考えられる最高負荷条
件と最低負荷条件に対して、冷媒量調節機能が十分に果
たせるように、容易に冷媒量調節容器の大きさを決定で
きるという利点がある。

又１本発明による冷媒量調節装置は、特に、低負荷時の
冷媒量調節も十分に行えるため、圧縮機への液戻りを完
全に防止できるという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷媒量調節装置を備えた冷凍サイクル図
、第２図は同冷媒量調節容器の熱収支を示す説明図、第
３図は本発明の一実施例における冷媒量調節装置を備え
た冷凍サイクル図、第４図は本発明に用いられる冷媒量
調節容器を示す一部断面拡大図、第６図は同冷媒量調節
容器内の冷媒の湿り度を示す説明図、第６図は冷媒量調
節容器の他の例を示す断面図、第７図は本発明の一実施
例における冷媒量調節容器の熱収支を示す説明図である
。 １・・・・・圧縮機、２・・・・・・凝縮器、３・・・
・・絞゛り装置、４・・・・・蒸発器、６　・・・・・
・冷媒量調節容器、６・・・・・・吸入管、６ａ・・・
・・・分岐管。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ｂ 第２図 工 第　３　＠ 第４図 第５図 ａ６図 ＩＩｋ７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器をそれぞれ環状に連
   結し、前記絞り装置の途中に、あるいは絞り装置と蒸発
   器４との間に冷媒量調節容器を連結ｌ、、この冷媒量調
   節容器に、前記圧縮機と蒸発器とを連結する吸入管から
   分岐した分岐管を熱交換的に配設してなる冷凍装置にお
   ける冷媒量調節装置。