JPS6358062A - 冷媒循環による冷却装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、冷媒循環による冷却装置、詳しくは圧縮機
を用いることなく、蒸発器と凝縮器とを備えた閉ループ
の冷媒循環系を形成し、この循環系で冷媒を循環させる
ことにより冷却を行うようにした冷媒循環による冷却装
置に関する。

（従来の技術） 従来この種冷却装置として、例えば実開昭４９−４００
４１号公報に記載されたものが知られており、この公報
記載の冷却装置は、第５図に示したごとく、蒸発器（１
）と凝縮器（３）とを冷媒配管（５）で連結して、閉ル
ープの冷媒循環系を形成すると共に、この冷媒循環系に
おける凝縮器（３）の出口と蒸発器（１）の人口との間
に、冷媒を強制循環させるポンプ（Ｐ）を介装させてい
る。

斯くして前記ポンプ（Ｐ）を駆動させて、冷媒を前記冷
媒配管（５）を介して強制循環させることにより、前記
凝縮器（３）で凝縮された冷Ｗを前記蒸発器（１）に供
給し、該蒸発器（１）において室内空気と熱交換させる
ことにより冷媒を蒸発させ、この蒸発された冷媒を前記
凝縮２″′ｉ（３）に送って凝縮し、該凝縮器（３）か
ら再度前記蒸発器（１）に供給するサイクルを繰り返す
ことで、室内空気の冷却を行うようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで以上のごとき冷媒循環系で循環される冷媒は、
気化し易いのであるが、前記冷却装置のごとく、前記冷
媒循環系にポンプ（Ｐ）を介装させて、該ポンプ（Ｐ）
により冷媒を強制循環させたのでは、冷媒の気化に伴い
、前記ポンプ（Ｐ）においてキヤビテーシヨンを発生し
、このキャビテーションの発生によって前記ポンプ（Ｐ
）の損瘍を招いたり、また効率の低下を招いたりして、
信頼性に乏しいなどの問題があった。

本発明は以上のごとき問題に濫みて成したもので、その
目的は、冷媒循環系を循環する冷媒に温度差を与え、こ
の温度差による冷媒の体積比を利用して、冷媒の循環を
行うことにより、キヤビテーシヨンの発生を招いたりす
ることなく、冷媒を確実に循環させ得て、信頼性に優れ
た冷却装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明にかかる冷却装置は、図面に示したごとく、蒸発
器（１）及び凝縮器（３）を備え、この蒸発器（１）と
凝縮器（３）とを冷媒配管（５）により連結して、閉ル
ープの冷媒循環系を形成すると共に、前記凝縮器（３）
の下方に、加熱装置（７）を備えた受液器（６）を設け
て前記冷媒循環系における凝縮器（３）の出口と蒸発器
（１）の入口との間に介装する一方、前記受液器（６）
の前後に、前記凝縮器（３）から蒸発器（１）への冷媒
流れのみを許す逆止弁（８）（９）を設けたことを特徴
とするものである。

（作用） しかして前記加熱装置（７）で前記受液器（６）内の冷
媒を加熱することにより、該冷媒の一部が気化されて体
積が大となり、前記蒸発器（１）側の逆止弁（９）が開
いて、前記受液器（６）内の冷媒が前記蒸発器（１）側
に流出されるのであり、また前記加熱装置（７）による
加熱を停止することにより、前記受液器（６）内の冷媒
体積が小となり、前記蒸発器（１）側の逆止弁（９）が
閉鎖された状態で、前記受液器（６）内に前記凝縮器（
３）側の逆止弁（８）を経て冷媒が流入されるのであり
、斯くのごとく受液器（６）内における冷媒の体積比を
前記加熱装置（７）で断続的に変更することにより、前
記蒸発器（１）と凝縮７５　（３）との間で冷媒が循環
されて、室内の冷却が行われるのである。

（実施例） 以下本発明の冷媒循環による冷却装置を図面の実施例に
よって説明する。

第１図は冷却装置の全体構造を示しており、室内ユニッ
ト（ＩＵ）の内部に、蒸発器（１）と室内ファン（２）
とを設け、かつ室外ユニット（ＯＵ）の内部に、凝縮器
（３）と室外ファン（４）とを設けると共に、前記室内
ユニット（ＩＵ）の蒸発器（１）と、室外ユニッ）　（
ＯＵ）の凝縮器（３）とを冷媒配管（５）で連結するこ
とにより、閉ループの冷媒循環系を形成する。

また前記室外ユニット（ＯＵ）の内部で前記凝縮器（３
）の下方位置に、受ｇＩ器（６）を設けて、該受液器（
６）を前記凝縮器（３）の冷媒出口と前記蒸発器（１）
の、冷媒入口との間に介装すると共に、前記受液器（６
）の内部に、加熱ヒータなどの加熱装置（７）を配設す
る。

そして前記受液器（６）の前記凝縮器（３）側に第１逆
止弁（８）を、また前記蒸発器（１）側に第２逆止弁（
９）をそれぞれ接続して、これら各逆止弁（８）（９）
により、前記凝縮器（３）から蒸発器（１）側への冷媒
の流れのみを許すごとくなすのである。

次に以上のごとく構成される冷却装置の作動態様を、第
２図にバづいて説明する。尚、読図において、斜線部分
は液冷媒域を、また点部分はガス冷媒域をそれぞれ示し
ている。

先ず、第２図の（ａ）図に示すごとく、前記加熱Ａ置（
７）をオン動作することにより、前記受液器（６）内に
おける液冷媒の一部が加熱気化され、該受液器（６）内
の冷媒体積が大となって圧力が大となる。この場合、前
記受液器（６）と前記凝縮器（３）との間には、前記第
１逆止弁（８）が介装されていることから、前記受液器
（６）内の液冷媒は、前記凝縮器（３）側に逆流するこ
となく、前記第２逆止弁（９）を経て前記蒸発器（１）
側に流出されるのであり、しかして該蒸発器（１）で室
内空気と熱交換されて蒸発され、ガス冷媒となって前記
凝縮器（３）へと供給されるのである。

また図（ｂ）に示すごとく、前記受液器（６）内の液冷
媒が前記蒸発器（１）側に供給されて、前記受液器（６
）内の冷媒量が少な（なったとき、前記加熱装置（７）
をオフ動作させるのであり、斯くすることにより前記受
液器（６）内の冷媒体積が小となり、かつ冷媒圧力も小
となる。従って図（Ｃ）に示したごとく、前記凝縮器（
３）で凝縮された液冷媒が、前記第１逆止弁（８）を介
して前記受液器（６）内に供給されるのであり、この場
合前記受液器（６）の内部圧力が低く、前記第２逆止弁
（９）が閉鎖状態にあることから、前記Ｖ縮型（３）か
ら供給される冷媒は、前記受液器（６）内に逐次貯溜さ
れるのである。

斯くして、図（ｄ）に示したごとく、前記受液器（６）
の内部に液冷媒が充填されたとき、前記加熱装置（７）
を再度オン動作させて、前述した（ａ）〜（ｄ）図のサ
イクルを繰り返すのであり、斯くすることにより前記蒸
発器（１）で室内の冷却が行われるのである。

次に前記冷却装置の必要エネルギーについて、計算式を
挙げて具体的に説明する。

先ず室温２０°Ｃの室内空気から吸熱して、０℃の室外
に放熱する場合について考える。

しかして前記蒸発器（１）と凝縮器（３）との熱交換能
力が等しいとすれば、冷媒温度は１０゛Ｃとなり、この
１０℃における冷媒の特性、例えばＲ−２２冷媒の場合
には、次のようになる。

潜熱　　　Δ１＝４６．９Ｋｃａｌ／Ｋｇ液密度　　ρ
Ｌ＝１２４７Ｋｇ／ｍ’ 蒸気密度　ρＶ＝２８．９Ｋｇ／ｍ’ そして、例えばｑ＝１００００ＫｃａＬ／ｈの熱を搬送
する場合について考えると、必要冷媒循原量ＧＲは、 ＧＲ＝ｑ／Δｉ＝２１３Ｋｇ／ｈ となる。

この冷媒量２１３Ｋｇ／ｈを、液杖態で前記蒸発ＴＩ（
１）に供給するためには、前記受液器（６）内の液冷媒
一部を前記加熱装置（７）で加熱気化させ、前記受液器
（６）内の体積膨張により、蒸気化された冷媒体積に相
当する分量だけ、前記受液器（６）から前記蒸発器（１
）側に押出してやればよいのである。

しかして前記冷媒ｍ２１３Ｋｇ／ｈを、体積循環口ＱＬ
で表すと、 ＱＬ＝ＧＲ／ρＬ＝０．１７０８ｍ’　／ｈとなり、こ
のＱＬの体積に相当する蒸気ｎを、前記加熱装置（７）
により生成すればよいのであるが、前記蒸気量を得るた
めに必要とする蒸発冷媒量ＧＲＶは、 ＧＲＶ＝　　ρ　Ｖ　　＠　　ＱＬ＝４．　　９４Ｋｇ
／ｈとなる。

また前記冷媒量を蒸発させるために必要な入熱】ｑｉは
、 ｑｉ＝ＧＲＶｅΔｉ　＝　２３２　Ｋ　ｃ　ａ　Ｌ　／
　ｈとなり、つまり前記ｑ＝１００００ＫｃａＬ／ｈの
熱を搬送するためには、ｑｉ＝２３２ＫｃａＬ／ｈとな
り、その成結係数Ｃｏｐは、 Ｃｏｐ＝ｑ／ｑｉ＝４３．１ となるのであり、従って比較的小さな熱エネルギーで、
前記受液！ｒ：ｉ（６）から前記蒸発器（１）側に冷媒
を搬送できるのである。

本発明の冷却装置は、第３図に示したごとく構成するこ
ともでき、即ち前記凝縮器（３）と受液器（６）との間
に、電磁切換式の逆止弁（８）を介装させ、該逆圧弁（
８）を電気的に切換制御するようにしてもよい。

また第４図に示したごと（、前記受液器（６）の上部と
前記凝縮器（３）の上部との間に、電磁切換弁（１０）
を備えたガス冷媒のバイパス通路（１１）を形成し、前
記加熱装置（７）による冷媒の加熱時に、前記受液器（
６）内に多口のガス冷媒が発生したとき、前記切換弁（
１０）の開動作により前記バイパス通路（１１）を介し
て、前記受液器（６）から前記凝縮器（３）側にガス冷
媒を逃がすようにすることも可能である。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明の冷却装はでは、蒸発器（１
）と凝縮器（３）とを備え、この蒸発器（１）と凝縮器
（３）とを冷媒配管（５）により連結して、閉ループの
冷媒循環系を形成すると共に、前記凝縮器（３）の下方
に、加Ｍ装置（７）を備えた受液器（６）を設けて前記
冷媒循環系における凝縮器（３）の出口と蒸発器（１）
の入口との間に介装する一方、前記受液器（６）の前後
に、前記凝＠？ｉ器（３）から蒸発器（１）への冷媒流
れのみを許す逆止弁（８）（９）を設けたから、要約す
れば、前記加熱装置（７）により前記受液器（６）内の
冷媒に温度差を与え、この温度差による前記受液器（６
）内における冷媒の体積比を利用して、冷媒の循環を行
うようにしたから、従来のポンプを使用するもののごと
く、キャビテーションを発生したりすることなく、冷媒
を確実に循環させることができ、信頼性に優れたものと
なるに至ったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる冷却装置の全体構造を示す配管
図、第２図は同冷却装置の作動態様を説明する図面、第
３図及び第４図は他の実施例を示す図面、第５図は従来
例を示す配管図である。 （１）・・・・・蒸発器 （３）・・・・・凝縮器 （５）・・・・・冷媒配管 （６）・・・・・受液器 （７）・・・・・加熱装置 （８）・・・・・逆止弁 （９）−・・・・逆止弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸発器（１）及び凝縮器（３）を備え、これら蒸
   発器（１）及び凝縮器（３）を冷媒配管（５）により連
   結して、閉ループの冷媒循環系を形成すると共に、前記
   凝縮器（３）の下方に、加熱装置（７）を備えた受液器
   （６）を設けて前記冷媒循環系における凝縮器（３）の
   出口と蒸発器（１）の入口との間に介装する一方、前記
   受液器（６）の前後に、前記凝縮器（３）から蒸発器（
   １）への冷媒流れのみを許す逆止弁（８）（９）を設け
   たことを特徴とする冷媒循環による冷却装置。