JPS634103B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高沸点冷媒と低沸点冷媒との非共沸
混合冷媒を用いたヒートポンプ式冷凍装置に関す
るものである。

第１図に従来のヒートポンプ式冷凍装置を示
す。

１０１は圧縮機、１０２は四方切換弁、１０３
は室内側熱交換器、１０４は締り装置、１０５は
室外側熱交換器、１０６は低圧側の受液器であ
り、冷房時の冷媒の流れは実線矢印、暖房時の冷
媒の流れは破線矢印で示されている通りである。

上記のようなヒートポンプ式冷凍装置において
は、暖房時に室外熱交換器１０３内の冷媒が沸
騰、蒸発するために外気温度が低下するにつれて
蒸発器温度が低下し、圧縮機の吸込圧力が低下す
る。

この時、吸込圧力の低下により冷媒ガスの比容
積が増大するため、圧縮機から吐出される冷媒循
環量（重量流量）が減少し、暖房能力の低下を起
こしている。

また、このような低外気温時には建物の熱負荷
は増大するため装置の容量と建物の熱負荷の平衡
点温度以下の外気温では、不足する熱量を効率の
悪い電気ヒータ等で補なう必要があつた。

これらの関係を示したものが第２図である。

一方、夏期の冷房時には、冬期に比較して高い
蒸発温度で冷媒が蒸発するため吸入圧力も高く、
圧縮機へ吸込まれる冷媒ガスの比容積は暖房時よ
り小さい。

このため暖房を考慮して選定された圧縮機で
は、冷房時に必要以上の冷媒循環量（重量流量）
が得られ、圧縮機の動力が増大するだけでなく、
圧縮機が建物の熱負荷と見合うようにサーモスタ
ツト等により始動および運転停止の過渡状態を繰
返すため、効率低下を来たしていた。

本発明は、上記した点に鑑み提案されたもので
その目的とするところは、暖房時の低外気温時、
蒸発器温度が低い時に容量を大きくし、暖房時の
外気温が前記した平衡点温度より高い時、又は冷
房時などの蒸発器温度が高い時に容量を小さくで
きる改良されたヒートポンプ式冷凍装置を提供す
ることにある。

本発明は、高沸点冷媒と低沸点冷媒との非共沸
混合冷媒を用いたヒートポンプ式冷凍装置におい
て、室内側熱交換器中の冷媒回路と、室内側熱交
換器と絞り装置を結ぶ冷媒回路との間に冷媒回収
容器と開閉弁を備えた冷媒回路を接続したことを
特徴とするもので、非共沸混合冷媒の特性を利用
して高沸点冷媒を暖房の熱負荷の大きな時に、開
閉弁を閉じて冷媒回収容器に回収し、冷媒回路中
を循環する冷媒の組成を低沸点冷媒が多くなるよ
うにすることにより、圧縮機に吸込まれる冷媒の
密度が大きくなり（比容積は減少）冷媒循環量が
増大するため容量が大きくなつて暖房能力が向上
する。

一方、開閉弁を開いておけば冷媒回収容器中に
ほとんど冷媒が溜ることがなく、冷房時などの蒸
発器温度が高い時、初期に設定した高沸点冷媒と
低沸点冷媒の混合冷媒が循環し、圧縮機に吸込ま
れる冷媒の比容積は増大して冷媒循環量（重量流
量）は減少するため容量は小さくなる。

従つて冷暖房能力比の大きなヒートポンプ式冷
凍装置が得られる。

以下、本発明を実施例に基いて説明する。

第３図において２０１は圧縮機、２０２は四方
切換弁、２０３ａは第１室内側熱交換器、２０３
ｂは第２室内側熱交換器、２０４は絞り装置、２
０５は室外側熱交換器、２０６は低圧側受液器、
２０７は三方の出口を有する接手管、２０８は冷
媒回収容器、２０９は電磁開閉弁、２１０乃至２
１５は冷媒配管を示し、第１室内側熱交換器２０
３ａと第２室内側熱交換器２０３ｂの間に接手管
２０７を設けて、配管２１５との間に冷媒回収容
器２０８と電磁開閉弁２０９を備えた冷媒配管と
接続している。

そして、上記構成の冷凍サイクル中に高沸点冷
媒と低沸点冷媒との非共沸混合冷媒が封入されて
いる。

つぎに作用を説明する。

暖房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示す。比
較的外気温が高い場合、電磁開閉弁２０９は開い
ている。

高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合
冷媒は、圧縮機２０１で圧縮されて、高温、高圧
の冷媒となり、四方切換弁２０２を経て室内側熱
交換器に到る。

非共沸混合冷媒の特性上、同一圧力条件のもと
では、凝縮液化の過程は、高沸点冷媒が相対的に
高い温度でも凝縮するが、低沸点冷媒は相対的に
低い温度まで冷却されないと凝縮しにくい。

したがつて凝縮の前期過程を担う第１室内側熱
交換器２０３ａでは高沸点冷媒の成分を多く含ん
だ冷媒が液化し、凝縮の後期過程を担う第２室内
側熱交換器２０３ｂでは、低沸点冷媒の成分を多
く含んだ冷媒が液化する。

この場合、第１室内側熱交換器２０３ａで凝縮
した液冷媒は、接手管２０７の下部に接続した配
管２１２を介して冷媒回収容器２０８に入り、配
管２１３、電磁開閉弁２０９、配管２１４を経て
絞り装置２０４に到る。

また、第１室内側熱交換器２０３ａで未凝縮の
冷媒は、接手管２０７より、配管２１１を経て第
２室内側熱交換器２０３ｂに入り、ここで凝縮液
化し配管２１５を経て絞り装置２０４に到る。

配管２１４と配管２１５の両者からの冷媒は絞
り装置２０４の前で混合し、さらに絞りにより減
圧されて、低温低圧の冷媒となる。これらは室外
側熱交換器２０５で蒸発気化して周囲の外気より
吸熱作用をすると共に、四方切換弁２０２を経
て、低圧側受液器２０６から圧縮機２０１に吸込
まれる。

低外気温になり、暖房負荷が増大すると電磁開
閉弁２０９は閉じられる。

この場合に、冷媒回収容器２０８中には、第１
室内側熱交換器２０３ａで凝縮した高沸点冷媒の
成分を多く含んだ冷媒が回収される。

このため冷媒回路中には低沸点冷媒の成分が多
くなり、圧縮機の吸入圧力が増大し、圧縮機に吸
込まれる冷媒ガスの比容積が減少するため圧縮機
から吐出される冷媒循環量（重量流量）が増大
し、装置の容量を変え、暖房能力が増大される。

一方、冷房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示
す。

冷房運転時電磁開閉弁２０９は閉じている。

高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合
冷媒は、圧縮機２０１で圧縮されて、高温、高圧
の冷媒となり、四方切換弁２０２を経て室外側熱
交換器２０５に到る。

ここで凝縮液化した冷媒は、絞り装置２０４に
より減圧されて低温低圧の冷媒となる。

さらに冷媒は、第２室内側熱交換器２０３ｂで
一部が蒸発気化し、配管２１１、接手管２０７、
配管２１０を経て、第１室内側熱交換器２０３ａ
で残りが蒸発気化する。

この場合に冷媒回収容器２０８内の冷媒は低圧
状態のため、冷媒の露点温度は、冷媒回収容器周
囲の温度に比較して十分低いので、冷媒回収容器
内で冷媒が液化することはなくガス状で存在す
る。

このため実質的に冷媒回収容器に冷媒がほとん
ど溜ることがなく、冷媒回路中を初期に設定した
高沸点冷媒と低沸点冷媒の混合冷媒が循環、し、
圧縮機に吸込まれる冷媒ガスの比容積は増大し、
冷媒循環量（重量流量）は減少する。

以上のように、暖房の低外気温時には、室内側
熱交換器の途中から冷媒回収容器に高沸点冷媒の
成分を多く含んだ冷媒が回収されるため、冷媒回
路中を循環する冷媒は低沸点成分が多くなり、圧
縮機に吸込まれる冷媒の密度が大きくなり（比容
積は減少）冷媒循環量が増大するため、容量を大
きくしたヒートポンプとなり、暖房能力が従来の
ものより大きくなる。

また、暖房時の建物の熱負荷と装置の容量の釣
合う平衡点温度より外気温が高い時に、第１室内
側熱交換器で凝縮液化した冷媒は第２室内側熱交
換器２０３ｂを通らずに冷媒回収容器２０８、電
磁開閉弁２０９を通つて直接絞り装置２０４に到
る。このため第２室内側熱交換器には、未凝縮の
ガスのみが送られるので、熱交換効率が向上す
る。

これは凝縮過程で、先に液化した冷媒が熱抵抗
となつて、未凝縮のガスの液化を妨げることがな
くなるためである。

特に非共沸混合冷媒を用いた場合、凝縮器出口
部分で低沸点冷媒が凝縮するため、未凝縮ガス液
化を妨げる傾向が強かつたが、上記の通りこの点
の不具合を解消することが出来、暖房時の高圧上
昇を防止して暖房時の運転範囲の拡大に寄与する
ことができる。

さらに冷房時の蒸発器温度の高い時には、容量
を小さくしたヒートポンプとなり、従来機よりも
冷暖房能力比の大きなヒートポンプが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のものを示す構成図、第２図は従
来のものにおける暖房時の蒸発器温度と相対的な
熱量の関係を示す図、第３図は本発明の一実施例
を示す構成図である。 ２０１：圧縮機、２０２：四方切換弁、２０３
ａ：第１室内側熱交換器、２０３ｂ：第２室内側
熱交換器、２０４：絞り装置、２０５：室外側熱
交換器、２０６：低圧側受液器、２０７：接手
管、２０８：冷媒回収容器、２０９：電磁開閉
弁、２１０乃至２１５：配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高沸点冷媒と低沸点冷媒との非共沸混合冷媒
   を用いたヒートポンプ式冷凍装置において、室内
   側熱交換器中の冷媒回路と、室内側熱交換器と絞
   り装置を結ぶ冷媒回路との間に冷媒回収容器と開
   閉弁を備えた冷媒回路を接続したことを特徴とす
   るヒートポンプ式冷凍装置。