JPS5969664A

JPS5969664A - 冷凍サイクル

Info

Publication number: JPS5969664A
Application number: JP17908382A
Authority: JP
Inventors: 今飯田　毅; 太田　宗明
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1982-10-14
Filing date: 1982-10-14
Publication date: 1984-04-19

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】本発明は冷凍サイクルに関する。

従来空気調和機の冷媒回路に使用されている絞り装置と
しては１毛細管などがあるが、能力可変型圧縮機を使用
した冷凍サイクルを制御するためには、複数個の毛細管
を圧縮機の能力に応じて切換えて使用しなければ、十分
な制御ができない。

まだ、従来のガス式膨張弁は、蒸発器の出口の冷媒過熱
度を検知してこれが一定となるように絞り量を加減し冷
媒流量を制御するので、蒸発器の一部分に過熱した冷媒
ガスが存在し、過熱した冷媒ガスの熱伝達率は液・ガス
２相状態の沸騰熱伝達率に比べて非常に小さいから、効
率の悪い運転状態となっている。

さらに、蒸発器が多サーキット分岐回路を有する場合に
、各サーキット毎の熱負荷が異なると、ガス式膨張弁は
冷媒の過熱度を検知して制御をしているので、最も熱負
荷の少ないサーキットに合わせて冷媒流量制御が行なわ
れ、熱負荷の大きなサーキットは過熱した冷媒が大部分
を占め、蒸発器全体を有効に使用することを阻害する。

さらにまた、従来の絞り装置は蒸発器出口の過熱度制御
を行々っているので、凝縮器出口の過冷却度制御につい
ては何ら制御をしていないから、冷凍す□イクルの運転
状態によっては、凝縮器に過大量の液冷媒が溜りこんで
冷媒凝縮圧力を異常に上げたり、又は凝縮器で完全に冷
媒が液化せずにガス状で絞り装置に入り、加熱能力を低
下させたりしている。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、圧
縮機から吐出される広範囲の冷媒流量変化に応じて蒸発
器および凝縮器を常に良好に制御する冷凍サイクルを提
供することを目的とし、圧縮機、熱源側熱交換器、受液
器、熱電膨張弁、利用側熱交換器、アキュムレータを環
状に接続して々る冷凍サイクルにおいて、受液器内の冷
媒の液面を検知して動作する熱電膨張弁を具えたことを
特徴とする。

本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図は
その系統図、第２図は第１図の熱電膨張弁を示す拡大縦
断面図、第３図は第１図における冷媒のエンタルピー圧
力線図。

第４図は第２図の熱電膨張弁のヒータ電圧と冷媒流量と
の関係を示す線図である。

まず、第１図において、１は能力可変型又は定速型圧縮
機、２は四方弁、３は室外側熱交換器、４は分配器、　
５．　６．　７．　８．はそれぞれ逆止弁、９は受液器
、１０は熱電膨張弁、１２は受液器９内の冷媒の液面を
検知するセンサーで、負性特性サーミスタで構成される
。１３は熱電膨張弁１０のヒータ部１３４と液面検知セ
ンサー１２を直列に接続する電気配線、１４は分配器、
１５は室内側熱交換器、１６はアキュムレータ、１７は
アキュムレータ熱交換器、１８は圧縮機吸入管、１９は
受液器９とアキュムレータ熱交換器１７を接続する配管
で、圧縮機吸入管１８と熱交換できるように配置されて
いる。

次に、第２図において、熱電膨張弁１０は大別すれば、
弁部分１０１と弁駆動部分１２０とより構成され、弁部
分１０１は弁棒１０２と弁体１０３とからなシ、弁棒１
０２は弁座部１０４．流出ポート１０５．流入ポート１
０６を具え、各ポー）１０５，１０６にはそれぞれ冷凍
管１０７，１０８が接続されている。弁体１０３は弁棒
１０２に形成された孔１１４内に上下に摺動自在に挿入
されている。

一方、弁駆動部分１２０は上ケーシング１２１、下ケー
シング１２２．弁棒１０２により密閉空間１２３を形成
し、密閉空間１２３内には２つのバイメタル１２４，１
２５が収納され１両バイメタル１２４，１２５はその両
端にてスペーサ１２６，１２７を介して互いに並設され
、それぞれの中央部に孔１２８゜１２９が穿設され、上
ケーシング１２１の内面中央部に固定された支持ピン１
３０が上バイメタル１２４の孔１２８に上方から挿入さ
れ、また、弁体１０３の上端に形成されたピン部１３１
が下バイメタル１２５の孔１２９に下方から挿入されて
それぞれ密閉空間１２３内に支持される。なお、弁体１
０３は座１３２を介してスプリング１３３により常に上
方向に付勢されている。１３４は上バイメタル１２４を
強制加熱する電気ヒータで、上バイメタル１２４に巻装
されている。　１３５゜１３６は電気ヒータ１３４の両
端にそれぞれ接続された端子で、それぞれ上ケーシング
１２１を貫通して設けられ、上バイメタル１２４は電気
ヒータ１３４によって強制加熱されることによりその両
端が下方に移動するよう変形し、スペーサ１２６，１２
７、バイメタル１２５を介してスプリング１３３に抗し
て弁体１０３を下方に押し下げ、弁座１０４と弁体１０
３の下端との間を閉弁方向に動かす０この場合の弁１０３の開度は、電気ヒータ１３４への通
電電力量によシ調整され、第４図に示すように、大電力
を通せば、上バイメタル１２４は大きく変形湾曲し、弁
の開度が小さくなり、逆に電気ヒータ１３４への電力が
小さい場合には、上バイメタル１２４の変形量は少なく
弁の開度は大きい。なお、下バイメタル１２５は孔１１
４と弁体１０３との摺動面から密閉空間１２３内に流入
した冷媒および周囲の空気温度による温度影響を受は変
形するもので、負荷状態補償用のパイメタルである。

このような装置において、冷房運転時は、第１図の実線
矢印に示すように、冷媒が流れ、このとき室外熱交換器
３は凝縮器として室内熱交換器１５は蒸発器としてそれ
ぞれ動作し、室内を冷房し、また暖房運転時は、同図中
に破線矢印で示すように、冷媒の流れは四方弁２の作用
により冷房運転時と逆方向となり、室内側熱交換器１５
は凝縮器として動作し室内を暖房する。

その際の代表的な運転状態は第３図圧力（ｐ）−エンタ
ルピ（ｉ）線図上に示すように、冷房運転時は、まず圧
縮機１から吐出された高温高圧の吐出冷媒（状態ａ）は
四方弁２を介して室外熱交換器３に到り、ここで凝縮液
化し、分配器４．逆止弁６を経て受液器９内に入シ、受
液器９内の冷媒の状態は状態すであり、更に冷媒は配管
１９内で吸入管１８と熱交換して過冷却して状態ｃＫ表
り、ついでアキュムレータ熱交換器１７でアキュムレー
タ内の液冷媒と熱交換し、更に過冷却して状態ｄになり
、ついで熱電膨張弁１ｏにより減圧、膨張しく状態ｅ）
、逆止弁８９分配管１４　を経て室内熱交換器１５内で
蒸発しく状態ｆ）、四方弁２を経てアキュムレータ１６
に入り、ここで、アキュムレータ熱交換器１７で加熱さ
れ（状態ｇ）、さらに、吸入管１８を通過するとき配管
１９で加熱され（状態ｈ）、圧縮機１に吸込まれる。

次に、暖房運転時は、冷媒は圧縮機１．四方弁２．室内
熱交換器１５．分配管１４．逆１４二弁７．受液器９．
配管１９．アキュムレータ熱交換器１７．熱電膨張弁１
０．逆止弁５゜分配器４．室外熱交換器３．四方弁２．
アキュムレータ１６．配管１８．圧縮機１の順に循環す
る。

こうして、第３図に示すような運転状態は。

熱電膨張弁１０の容量および冷凍サイクル内の冷媒量を
適宜に選定することにより容易に達成される。

こＸで、本発明では圧縮機１から吐出される冷媒循環量
に応じて凝縮器（冷房時は室外熱交換器３暖房時は室内
熱交換器１５）および蒸発器（冷房時は室内熱交換器１
５．暖房時は室外熱交換器３）を最適に動作させるだめ
の絞り装置として熱電膨張弁１０があり、下記の動作を
打力う。

すなわち、受液器９内に液面検知用センサー（負性特性
サーミスタ）１２が熱電膨張弁のヒータ１３４と配線１
３によって直列に配線されているので、液面検知用セン
サー１２が冷媒ガスに接触していると、抵抗値が下がり
、熱電膨張弁１０の電気ヒータ１３４への入力電圧を増
す。そうすると、膨張弁１０の開度は減少し始め、受液
器９内の液面は上昇する。また、液面検知用センサー１
２が液冷媒に接触すると、センサー１２は急速に冷却さ
れて抵抗値が上がり、熱電膨張弁１０の電気ヒータ１３
４への入力電圧を減少する。

そうすると、熱雷膨張弁の開度は増加し始め。

受液器９内の液面は下降する。

このようにして受液器９内の液面は、液面検知用センサ
ー１２の取付位置になるように熱電膨張弁１０の開度の
自動調節が行なわれる。

このような装置によれば、下記の効果が奏せられる。

（１）受液器９内の液面を直接検知してその液面レベル
が一定になるように熱電膨張弁１０の開度を調節するの
で、凝縮器内に多量の液冷媒が溜りこんで凝縮圧力を異
常に上げたシ、また、凝縮器内で冷媒が完全に液化しな
いで凝縮器の放熱能力を損うことを解消し、広範囲の冷
媒流量変化のもとでも凝縮器を有効に使用することがで
き、また、液面を直接検知しているため上記動作が確実
である。

（２）蒸発器に対しては液ガス混合状態で（第３図ｆ点
）蒸発器を出ておシ、アキュムレータ１６内に液ガス混
合状態となって冷媒が流れ込む。これらの液冷媒はアキ
ュムレータ熱交換器１７で加熱され（第３図ｇ点）さら
に、吸入管１８中で高圧配管１９と熱交換し、飽和ガス
に近い状態（第３図り点）で圧縮機に吸込まれる。

このため、従来例では蒸発器の過熱制御をしたために蒸
発器の出口部分に過熱した冷媒ガスが存在して冷媒側熱
伝達率が低く、蒸発器を有効に作動させることができな
かったが１本発明では液ガス混合状態で蒸発器を出てお
り、蒸発器を有効に作動させることが可能と々る。

このことは、上記実施例のように、蒸発器が多サーキッ
トに分岐している場合に、各サーキット毎の熱負荷が異
なっていても過熱度制御根太きな影響を受けず、蒸発器
を有効に作動させることを可能とする。

（３）第１図に示したように、４個の逆止弁５゜６、　
７．　８を用いて回路を形成しているので、冷房および
暖房とも、１組の熱電膨張弁１０と受液器９およびセン
サー１２で済み、冷凍回路の構成が簡素化し、安価とな
る。

叙」二のように１本発明においては、熱電膨張弁１０．
液面検知センサー１２．受液器９゜を具え熱電膨張弁１
０により受液器９の液面を一定となるように制御するの
で、広範囲に冷媒流量が変化する能力可変型圧縮機を使
用したり、定速型圧縮機を広範囲な運転条件で使用した
場合でも、凝縮器および蒸発器を有効に作動させて効率
の良い空気調和を行なうと＼もに、圧縮機の過熱運転や
液戻りも少なく寿命の上でも有利となる。

要するに本発明によれば、圧縮機、熱源側熱交換器、受
液器、熱電膨張弁、利用側熱交換器、アキュムレータを
環状に接続して々る冷凍サイクルにおいて、受液器内の
冷媒の液面を検知して動作する熱電膨張弁を具えたこと
により、高性能、低コストの冷凍サイクルを得るから１
本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図の熱電膨張弁を示す拡大縦断面図、第３図は第１図に
おける冷媒のエンタルピー圧力線図、第４図は第２図の
熱電膨張弁のヒータ電圧と冷媒流量との関係を示す線図
である。１・・圧縮機、２・・四方弁、３・・室外側熱交換器、
４・・分配器、　５．　６．　７．　８・・逆止弁、９
・・受液器、１０・・熱電膨張弁、１２・・センサー、
１３・・電気配線、１４・・分配器、１５・・室内側熱
交換器、１６・・アキュムレータ、１７・・アキュムレ
ータ熱交換器、１８・・圧縮機吸入管、１９・・配管。１０１・・弁部分、１０２・・弁棒、１０３・・弁体、
１０４・・弁座部、１０５・・流出ボー）、１０６・・
流入ポート、１０７，１０８・・冷凍管、１１４・・孔
、１２０・・弁駆動部分、１２１・・上ケーシング、１
２２・・下ケーシング、１２３・・密閉空間、１２４．１２５・・バイメタル、１２６．１２７・・スペーサ、１２８．１２９・・孔、１３０・・支持ビン、１３１・
・ビン部、１３２・・座、１３３・・スプリング、１３４・・電気ヒータ。１３５．１３６・・端子、復代理人　弁理士　　塚　本　正　文

Claims

【特許請求の範囲】

圧縮機、熱源側熱交換器、受液器、熱電膨張弁、利用側
熱交換器、アキュムレータを環状に接続してなる冷凍サ
イクルにおいて、受液器内の冷媒の液面を検知して動作
する熱電膨張弁を具えたことを特徴とする冷凍サイクル
。