JPH06337177A - 冷凍装置 - Google Patents
冷凍装置Info
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- JPH06337177A JPH06337177A JP5762394A JP5762394A JPH06337177A JP H06337177 A JPH06337177 A JP H06337177A JP 5762394 A JP5762394 A JP 5762394A JP 5762394 A JP5762394 A JP 5762394A JP H06337177 A JPH06337177 A JP H06337177A
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- Japan
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- refrigerant
- compressor
- refrigerating
- ratio
- capacity
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧縮機を大型化することなく、能力制御範囲
を拡大すると共に、騒音・振動等の低減を図る。 【構成】 冷凍能力可変制御機能を有する冷凍装置であ
って、冷媒として混合冷媒を使用すると共に、冷凍運転
時に、冷媒制御手段9によって前記混合冷媒の成分比を
制御して冷凍能力を可変とすることを特徴とする。
を拡大すると共に、騒音・振動等の低減を図る。 【構成】 冷凍能力可変制御機能を有する冷凍装置であ
って、冷媒として混合冷媒を使用すると共に、冷凍運転
時に、冷媒制御手段9によって前記混合冷媒の成分比を
制御して冷凍能力を可変とすることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、冷媒に混合冷媒を用
いた冷凍装置に関し、特に、混合冷媒の成分比を制御し
て冷凍能力を可変にすることができる冷凍装置に関す
る。
いた冷凍装置に関し、特に、混合冷媒の成分比を制御し
て冷凍能力を可変にすることができる冷凍装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、冷凍装置にあっては、例えば、
図15に示すように圧縮機101と、室内熱交換器10
3と、減圧装置105と、室外熱交換器107とにより
構成される。
図15に示すように圧縮機101と、室内熱交換器10
3と、減圧装置105と、室外熱交換器107とにより
構成される。
【0003】冷凍運転時には、室内熱交換器103は蒸
発器として、室外熱交換器107は凝縮機として作用
し、圧縮機101から吐出された冷媒は、点線矢印で示
すように室外熱交換器107→減圧装置105→室内熱
交換器103を通り、仕事を終えた冷媒は再び圧縮機1
01に戻る冷凍サイクルを繰返す。
発器として、室外熱交換器107は凝縮機として作用
し、圧縮機101から吐出された冷媒は、点線矢印で示
すように室外熱交換器107→減圧装置105→室内熱
交換器103を通り、仕事を終えた冷媒は再び圧縮機1
01に戻る冷凍サイクルを繰返す。
【0004】この場合、ヒートポンプタイプにあって
は、四方弁109を切換えて室内熱交換器103を凝縮
器として、室外熱交換器107を蒸発器として使用する
ことで暖房モード運転が可能となる。即ち、圧縮機10
1から吐出された冷媒は、実線矢印で示すように室内熱
交換器103→減圧装置105→室外熱交換器107を
通り、仕事が終えた冷媒は再び圧縮機101に戻るサイ
クルを繰返すことで、暖房モード運転が得られるように
なる。
は、四方弁109を切換えて室内熱交換器103を凝縮
器として、室外熱交換器107を蒸発器として使用する
ことで暖房モード運転が可能となる。即ち、圧縮機10
1から吐出された冷媒は、実線矢印で示すように室内熱
交換器103→減圧装置105→室外熱交換器107を
通り、仕事が終えた冷媒は再び圧縮機101に戻るサイ
クルを繰返すことで、暖房モード運転が得られるように
なる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記した如く、室内・
室外熱交換器103,107を蒸発器として、または凝
縮器としてそれぞれ使用することで冷房モード運転、暖
房モード運転がそれぞれ得られるようになる。
室外熱交換器103,107を蒸発器として、または凝
縮器としてそれぞれ使用することで冷房モード運転、暖
房モード運転がそれぞれ得られるようになる。
【0006】運転性能は圧縮機の運転能力によって決定
され、それ以上の能力制御範囲の拡大を図るには、規定
回転数を越えて運転するか、あるいは、能力の大きい圧
縮機を採用する等の手段が考えられる。
され、それ以上の能力制御範囲の拡大を図るには、規定
回転数を越えて運転するか、あるいは、能力の大きい圧
縮機を採用する等の手段が考えられる。
【0007】しかしながら、前者にあっては、振動,摩
擦,騒音の増加や装置の寿命が短くなる等の問題を招来
するし、後者にあっては、装置の大型化、重量増加につ
ながる等のの問題を招来する。
擦,騒音の増加や装置の寿命が短くなる等の問題を招来
するし、後者にあっては、装置の大型化、重量増加につ
ながる等のの問題を招来する。
【0008】ところで、今迄の単一冷媒に代えて、沸点
の低い低沸点冷媒と沸点の高い高沸点冷媒からなる混合
冷媒を使用すると、沸点の高い冷媒(高沸点冷媒)は、
低沸点冷媒に比し同等の凝縮圧力でより高い凝縮温度
(すなわち室内側に高い吹き出し空気温度を出す事)が
実現できる利点がある。このため高圧側の圧力をそれほ
ど上げなくても暖房吹き出し温度を高めるため、凝縮温
度を上げる運転が可能となり暖房感の高い空調が可能と
なる。
の低い低沸点冷媒と沸点の高い高沸点冷媒からなる混合
冷媒を使用すると、沸点の高い冷媒(高沸点冷媒)は、
低沸点冷媒に比し同等の凝縮圧力でより高い凝縮温度
(すなわち室内側に高い吹き出し空気温度を出す事)が
実現できる利点がある。このため高圧側の圧力をそれほ
ど上げなくても暖房吹き出し温度を高めるため、凝縮温
度を上げる運転が可能となり暖房感の高い空調が可能と
なる。
【0009】その半面、外気温度が低いときに暖房能力
を高めるために圧縮機の回転数を高め循環量を増加させ
ようとしたとき、蒸発器に於いて気化した冷媒の比体積
が大きいため、蒸発器から吸入管路を経て圧縮機までの
圧力損失の増大および圧縮機の吸入量が回転数を増加し
た割には増加しないという欠点を有していた。
を高めるために圧縮機の回転数を高め循環量を増加させ
ようとしたとき、蒸発器に於いて気化した冷媒の比体積
が大きいため、蒸発器から吸入管路を経て圧縮機までの
圧力損失の増大および圧縮機の吸入量が回転数を増加し
た割には増加しないという欠点を有していた。
【0010】一方、低沸点冷媒では、蒸発器に於いて気
化した冷媒の比体積が小さいため同じ圧縮機の排除容積
に対し循環量が多くなり、効率よく能力を高める事が出
来る。従って、外気温度が低くなり暖房能力がでにくい
条件の時は低沸点冷媒の比率が多い方が有利である。そ
の半面、同じ凝縮温度に対する凝縮圧縮が高いため高温
度の吹き出しをしようとすると高圧側の圧力が設計圧力
を越えて上昇してしまう問題を有していた。
化した冷媒の比体積が小さいため同じ圧縮機の排除容積
に対し循環量が多くなり、効率よく能力を高める事が出
来る。従って、外気温度が低くなり暖房能力がでにくい
条件の時は低沸点冷媒の比率が多い方が有利である。そ
の半面、同じ凝縮温度に対する凝縮圧縮が高いため高温
度の吹き出しをしようとすると高圧側の圧力が設計圧力
を越えて上昇してしまう問題を有していた。
【0011】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、前記混合冷媒の性質を利用して圧縮機を
大型化しなくても、容易に能力制御範囲の拡大が図れる
ようにした冷凍装置を提供することを目的としている。
されたもので、前記混合冷媒の性質を利用して圧縮機を
大型化しなくても、容易に能力制御範囲の拡大が図れる
ようにした冷凍装置を提供することを目的としている。
【0012】
【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、冷凍能力可変制御機能を有する冷凍装
置であって、冷媒として混合冷媒を使用すると共に、冷
凍運転時に、冷媒制御手段によって前記混合冷媒の成分
比を制御して冷凍能力を可変とするものである。
に、この発明は、冷凍能力可変制御機能を有する冷凍装
置であって、冷媒として混合冷媒を使用すると共に、冷
凍運転時に、冷媒制御手段によって前記混合冷媒の成分
比を制御して冷凍能力を可変とするものである。
【0013】具体的な一実施態様として、例えば、圧縮
機の回転数を制御して所望の冷凍能力を得る冷媒回路
に、所定成分比の混合冷媒を使用すると共に、前記圧縮
機器の設定回転数以下の冷凍運転時または設定回転数以
上の冷凍運転時に対応して冷媒回路内の冷媒比率を制御
する冷媒制御手段を設ける。
機の回転数を制御して所望の冷凍能力を得る冷媒回路
に、所定成分比の混合冷媒を使用すると共に、前記圧縮
機器の設定回転数以下の冷凍運転時または設定回転数以
上の冷凍運転時に対応して冷媒回路内の冷媒比率を制御
する冷媒制御手段を設ける。
【0014】
【作用】かかる冷凍装置によれば、圧縮機の能力を最小
に絞った運転から最大能力の運転まで制御することで、
圧縮機による運転性能が得られる。
に絞った運転から最大能力の運転まで制御することで、
圧縮機による運転性能が得られる。
【0015】次に、圧縮機の最大から最小能力の運転時
において、冷媒制御手段により例えば、最小能力運転の
時に冷媒回路内の低沸点冷媒に対して高沸点冷媒の成分
比を高めることで、冷媒の比体積が大きくなるのでさら
に圧縮機による能力を低減させる。
において、冷媒制御手段により例えば、最小能力運転の
時に冷媒回路内の低沸点冷媒に対して高沸点冷媒の成分
比を高めることで、冷媒の比体積が大きくなるのでさら
に圧縮機による能力を低減させる。
【0016】一方、最大能力運転の時に、冷媒回路内の
高沸点冷媒に対して低沸点冷媒の成分比を高めること
で、冷媒の比体積が小さくなるので、さらに圧縮機によ
る能力は向上し、圧縮機を大型化しなくても能力制御範
囲の拡大が可能となる。
高沸点冷媒に対して低沸点冷媒の成分比を高めること
で、冷媒の比体積が小さくなるので、さらに圧縮機によ
る能力は向上し、圧縮機を大型化しなくても能力制御範
囲の拡大が可能となる。
【0017】
【実施例】以下、図1乃至図8の図面を参照しながらこ
の発明による冷凍装置の一実施例を詳細に説明する。
の発明による冷凍装置の一実施例を詳細に説明する。
【0018】図1は、沸点の高い高沸点冷媒と沸点の低
い低沸点冷媒とを混合した混合冷媒が封入されたヒート
ポンプ式の空気調和装置を示し、この冷凍装置は、サク
ションカップ3を有する圧縮機1、四方弁5、室内熱交
換器7、冷媒制御手段となる貯留タンク9、減圧装置1
1、室外熱交換器13を有しており、それぞれ循環通路
となる冷媒パイプ15を介して接続連通している。
い低沸点冷媒とを混合した混合冷媒が封入されたヒート
ポンプ式の空気調和装置を示し、この冷凍装置は、サク
ションカップ3を有する圧縮機1、四方弁5、室内熱交
換器7、冷媒制御手段となる貯留タンク9、減圧装置1
1、室外熱交換器13を有しており、それぞれ循環通路
となる冷媒パイプ15を介して接続連通している。
【0019】混合冷媒は、図2に示すように、標準の冷
凍能力比を100%とした時の低沸点冷媒と高沸点冷媒
の成分比をXとして、Z領域となるよう低沸点冷媒の成
分比率を大きくしていくと冷凍能力比が高められる一
方、Y領域となるよう高沸点冷媒の成分比率を大きくし
ていくと、冷凍能力比が小さくなる非共沸混合冷媒とな
っている。
凍能力比を100%とした時の低沸点冷媒と高沸点冷媒
の成分比をXとして、Z領域となるよう低沸点冷媒の成
分比率を大きくしていくと冷凍能力比が高められる一
方、Y領域となるよう高沸点冷媒の成分比率を大きくし
ていくと、冷凍能力比が小さくなる非共沸混合冷媒とな
っている。
【0020】圧縮機1は、目標値と室温との温度差に対
応して図4に示すように約10HZから120HZまで
の回転数が得られるようになっており、サクションカッ
プ3からのガス状の混合冷媒を高温、高圧の冷媒ガスと
して吐出するよう機能する。
応して図4に示すように約10HZから120HZまで
の回転数が得られるようになっており、サクションカッ
プ3からのガス状の混合冷媒を高温、高圧の冷媒ガスと
して吐出するよう機能する。
【0021】四方弁5は、切換操作することで圧縮機1
からの冷媒を室内熱交換器7側へ又は室外熱交換器13
側へ冷媒ガスを切換えるもので、図面は圧縮機1から吐
出された冷媒ガスを室内熱交換器7側へ送るよう設定さ
れている。
からの冷媒を室内熱交換器7側へ又は室外熱交換器13
側へ冷媒ガスを切換えるもので、図面は圧縮機1から吐
出された冷媒ガスを室内熱交換器7側へ送るよう設定さ
れている。
【0022】室内熱交換器7は、冷房時において蒸発器
として、暖房時において凝縮器としてそれぞれ使用す
る。
として、暖房時において凝縮器としてそれぞれ使用す
る。
【0023】蒸発器として使用する室内熱交換器7にお
いて、減圧装置11から低温低圧の霧状となって送り込
まれる冷媒ガスは、室内送風機17によって熱交換器7
のフィンを通過する空気により蒸発してガス状になると
共に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するよう機能し、冷風は室内送風
機17によって室内へ送られるようになる。
いて、減圧装置11から低温低圧の霧状となって送り込
まれる冷媒ガスは、室内送風機17によって熱交換器7
のフィンを通過する空気により蒸発してガス状になると
共に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するよう機能し、冷風は室内送風
機17によって室内へ送られるようになる。
【0024】また、凝縮器として使用する室内熱交換器
7において、圧縮機1から高温高圧のガス状となって送
り込まれる冷媒ガスは、室内送風機17によって熱交換
器17のフィンを通過する空気に凝縮の潜熱を奪われて
霧状になると共にフィン通過時の空気に熱を与えて温風
とするよう機能し、温風は、室内送風機17によって室
内へ送られるようになる。
7において、圧縮機1から高温高圧のガス状となって送
り込まれる冷媒ガスは、室内送風機17によって熱交換
器17のフィンを通過する空気に凝縮の潜熱を奪われて
霧状になると共にフィン通過時の空気に熱を与えて温風
とするよう機能し、温風は、室内送風機17によって室
内へ送られるようになる。
【0025】貯留タンク9は、室内熱交換器7と減圧装
置11との間で、液冷媒が流れる液相通路15a内に設
けられ、飽和状態となるまで混合冷媒が流れ込むと共
に、貯留タンク9内の混合冷媒は、冷媒加熱手段19に
よって加熱されるようになっている。
置11との間で、液冷媒が流れる液相通路15a内に設
けられ、飽和状態となるまで混合冷媒が流れ込むと共
に、貯留タンク9内の混合冷媒は、冷媒加熱手段19に
よって加熱されるようになっている。
【0026】冷媒加熱手段19は、貯留タンク9の外周
面に掛回され、冷媒が流れる熱伝達チューブ21の一端
は、制御弁23を介して前記圧縮機1の吐出側と接続連
通している。また、熱伝達チューブ21の他端は、室内
熱交換器7と減圧装置11との間で液相通路15aとな
る冷媒パイプ15と接続連通し、圧縮機1からの高温高
圧の冷媒ガスが熱伝達チューブ内21内を流れるように
なっている。
面に掛回され、冷媒が流れる熱伝達チューブ21の一端
は、制御弁23を介して前記圧縮機1の吐出側と接続連
通している。また、熱伝達チューブ21の他端は、室内
熱交換器7と減圧装置11との間で液相通路15aとな
る冷媒パイプ15と接続連通し、圧縮機1からの高温高
圧の冷媒ガスが熱伝達チューブ内21内を流れるように
なっている。
【0027】制御部27は空調負荷検出部S(例えば室
内温度センサー等)からの空調負荷信号により圧縮機1
の運転回転数を決定し圧縮機を制御すると共に空調負荷
と圧縮機の回転数の関係から制御弁23の開閉量を設定
し制御する。これにより、低沸点冷媒がガス化する加熱
温度から高沸点冷媒がガス化する加熱温度までの制御が
可能となり、ガス化する冷媒比率に対応して貯留タンク
9内の冷媒貯留比を高めることで、循環サイクル内の低
沸点冷媒の成分比を高めたり、高沸点冷媒の成分比を高
めた運転モードが得られるようになっている。
内温度センサー等)からの空調負荷信号により圧縮機1
の運転回転数を決定し圧縮機を制御すると共に空調負荷
と圧縮機の回転数の関係から制御弁23の開閉量を設定
し制御する。これにより、低沸点冷媒がガス化する加熱
温度から高沸点冷媒がガス化する加熱温度までの制御が
可能となり、ガス化する冷媒比率に対応して貯留タンク
9内の冷媒貯留比を高めることで、循環サイクル内の低
沸点冷媒の成分比を高めたり、高沸点冷媒の成分比を高
めた運転モードが得られるようになっている。
【0028】この場合、冷媒加熱手段19を、図7に示
すように、制御部29によって温度管理されるヒータ3
0を貯留タンク9に設けたものにすることも可能であ
る。この手段によれば、加熱温度の管理が正確になると
共に、運転初期から所定の冷媒混合比に設定した運転モ
ードが行なえるようになる。
すように、制御部29によって温度管理されるヒータ3
0を貯留タンク9に設けたものにすることも可能であ
る。この手段によれば、加熱温度の管理が正確になると
共に、運転初期から所定の冷媒混合比に設定した運転モ
ードが行なえるようになる。
【0029】減圧装置11は、冷媒を低温、低圧の霧状
にすると共に、例えば、圧縮機1の吸込側に設けられた
冷媒温度検知部31からの指令信号によって熱負荷等の
運転条件に対応した冷媒流量とするよう機能する。
にすると共に、例えば、圧縮機1の吸込側に設けられた
冷媒温度検知部31からの指令信号によって熱負荷等の
運転条件に対応した冷媒流量とするよう機能する。
【0030】室外熱交換器13は、暖房時において蒸発
器として、冷房時において凝縮器としてそれぞれ使用す
るもので、蒸発器としての使用時において、霧状となっ
て送り込まれる冷媒ガスは、フィンを通過する空気によ
り蒸発してガス状になると共にフィンを通過した空気は
室外送風機33によって外へ排出される。
器として、冷房時において凝縮器としてそれぞれ使用す
るもので、蒸発器としての使用時において、霧状となっ
て送り込まれる冷媒ガスは、フィンを通過する空気によ
り蒸発してガス状になると共にフィンを通過した空気は
室外送風機33によって外へ排出される。
【0031】また、凝縮器としての使用時において、高
温高圧のガス状となって送り込まれる冷媒ガスは、室外
送風機33によってフィンを通過する空気に凝縮の潜熱
を奪われて液状になると共にフィンを通過した空気は室
外送風機33によって外へ排出されるようになる。
温高圧のガス状となって送り込まれる冷媒ガスは、室外
送風機33によってフィンを通過する空気に凝縮の潜熱
を奪われて液状になると共にフィンを通過した空気は室
外送風機33によって外へ排出されるようになる。
【0032】かかる空気調和装置によれば、例えば、室
内熱交換器7を凝縮器として、室外熱交換器13を蒸発
器として使用する暖房時において冷媒は、圧縮機1→室
内熱交換器7→減圧装置11→室外熱交換器13を通
り、再び圧縮機1に戻る暖房サイクルを繰返すようにな
り、封入時の冷媒比で運転される。
内熱交換器7を凝縮器として、室外熱交換器13を蒸発
器として使用する暖房時において冷媒は、圧縮機1→室
内熱交換器7→減圧装置11→室外熱交換器13を通
り、再び圧縮機1に戻る暖房サイクルを繰返すようにな
り、封入時の冷媒比で運転される。
【0033】この暖房サイクル時に、例えば、図3に示
すように、室温設定温度目標値TSと、現在室温との温
度差に対応して、例えば、温度差が大きいと、制御部2
7からの信号によって制御弁23は「全開」となり、圧
縮機1から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、熱伝達
チューブ21内を流れ、貯留タンク9を介してタンク内
の混合冷媒を加熱する。
すように、室温設定温度目標値TSと、現在室温との温
度差に対応して、例えば、温度差が大きいと、制御部2
7からの信号によって制御弁23は「全開」となり、圧
縮機1から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、熱伝達
チューブ21内を流れ、貯留タンク9を介してタンク内
の混合冷媒を加熱する。
【0034】これにより、貯留タンク9が暖められタン
ク内圧によって飽和温度より上昇する混合冷媒中の低沸
点冷媒は、ガス化して冷媒パイプ15内へ流れ出る結
果、貯留タンク9内では高沸点冷媒の比率が高まり、循
環する混合冷媒の成分比は、低沸点冷媒が大きくなるZ
領域となり、低沸点冷媒の比率が大きい暖房運転が行え
る。
ク内圧によって飽和温度より上昇する混合冷媒中の低沸
点冷媒は、ガス化して冷媒パイプ15内へ流れ出る結
果、貯留タンク9内では高沸点冷媒の比率が高まり、循
環する混合冷媒の成分比は、低沸点冷媒が大きくなるZ
領域となり、低沸点冷媒の比率が大きい暖房運転が行え
る。
【0035】したがって、凝縮器として作用する室内熱
交換器7において、フィンを通る空気は効率よく熱交換
され、温風となって室内へ向け送り出される。
交換器7において、フィンを通る空気は効率よく熱交換
され、温風となって室内へ向け送り出される。
【0036】一方、蒸発器として作用する室外熱交換器
13にあっては、周囲の空気からフィンを通して蒸発の
潜熱を奪い霧状から効率よくガス状となる。このガス中
には低沸点冷媒の比率が大きいため、気化した冷媒の比
体積が小さくなり、圧縮機1の排除容積に対する循環量
が増大した運転となり、室温の立上りを早める。
13にあっては、周囲の空気からフィンを通して蒸発の
潜熱を奪い霧状から効率よくガス状となる。このガス中
には低沸点冷媒の比率が大きいため、気化した冷媒の比
体積が小さくなり、圧縮機1の排除容積に対する循環量
が増大した運転となり、室温の立上りを早める。
【0037】以下、目標値TSに近づくにつれて室温と
の温度がなくなることで回転数は低下する。この時、回
転数に対応して高温の冷媒が流れる流量が制御弁23の
開口量によって制限される結果、成分比はX領域からY
領域へと推移し、能力の低下した運転が行なえるように
なる。
の温度がなくなることで回転数は低下する。この時、回
転数に対応して高温の冷媒が流れる流量が制御弁23の
開口量によって制限される結果、成分比はX領域からY
領域へと推移し、能力の低下した運転が行なえるように
なる。
【0038】次に、冷房運転に入ると、室内熱交換器7
は蒸発器として、室外熱交換器13を凝縮器として作用
する。即ち、圧縮機1で冷媒ガスを吸入・圧縮し、高温
高圧にして送り出す。高温高圧ガスは凝縮器(熱交換器
13)に入る。この時、冷媒ガスは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。
は蒸発器として、室外熱交換器13を凝縮器として作用
する。即ち、圧縮機1で冷媒ガスを吸入・圧縮し、高温
高圧にして送り出す。高温高圧ガスは凝縮器(熱交換器
13)に入る。この時、冷媒ガスは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。
【0039】液化した冷媒は、減圧装置11へ流れ、こ
こで高圧の冷媒は急激に膨脹して、低温低圧の霧状とな
る。次に蒸発器(熱交換器7)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、室内へ送られる。冷媒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
冷房が行われる。
こで高圧の冷媒は急激に膨脹して、低温低圧の霧状とな
る。次に蒸発器(熱交換器7)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、室内へ送られる。冷媒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
冷房が行われる。
【0040】この冷凍サイクル時において、図4に示す
ように、冷凍能力比の高い30HZから100HZの範
囲内で運転する。この時、目標値TSと室温との温度差
が大きいと、圧縮機1の高い回転数の信号によって制御
弁23は全開となり、冷媒加熱手段19により貯留タン
ク9を加熱する。この結果、貯留タンク9内は高沸点冷
媒の比率が高まり、循環する混合冷媒の成分比は、低沸
点冷媒が大きくなるZ領域での運転が行なえる。
ように、冷凍能力比の高い30HZから100HZの範
囲内で運転する。この時、目標値TSと室温との温度差
が大きいと、圧縮機1の高い回転数の信号によって制御
弁23は全開となり、冷媒加熱手段19により貯留タン
ク9を加熱する。この結果、貯留タンク9内は高沸点冷
媒の比率が高まり、循環する混合冷媒の成分比は、低沸
点冷媒が大きくなるZ領域での運転が行なえる。
【0041】以下、回転数に対応して成分比は、X領域
からY領域へと推移し、能力の低下した運転が可能とな
る。したがって、a,b,c,dの成分比の運転が行な
えるようになり、従来Q1に比べて、大きい能力可変巾
Q2が得られる。また、圧縮機1も効率のよい範囲で使
用するため、冷房及び暖房運転時の消費電力の低減が図
れるほか、騒音,振動,摩耗等を抑えられる。
からY領域へと推移し、能力の低下した運転が可能とな
る。したがって、a,b,c,dの成分比の運転が行な
えるようになり、従来Q1に比べて、大きい能力可変巾
Q2が得られる。また、圧縮機1も効率のよい範囲で使
用するため、冷房及び暖房運転時の消費電力の低減が図
れるほか、騒音,振動,摩耗等を抑えられる。
【0042】図5と図6は、冷媒制御手段の変形例を示
したものである。図5は、図1の構成に加えて、貯留タ
ンク9の前後に絞り比の異なるキャピラリーチューブ3
5,35を設け、低沸点冷媒に対する貯留タンク9内の
内圧が最適となるよう設定したものである。
したものである。図5は、図1の構成に加えて、貯留タ
ンク9の前後に絞り比の異なるキャピラリーチューブ3
5,35を設け、低沸点冷媒に対する貯留タンク9内の
内圧が最適となるよう設定したものである。
【0043】これにより、貯留タンク9内の冷媒比の貯
留性能の向上が図れるようになる。この場合、貯留タン
ク9の上部に、ガス化した貯留タンク9内の冷媒が逆止
弁37を介して迅速にサイクル内へのみ流れるガス通路
39を設けるようにすることで冷房モード時の制御性が
良くなる。
留性能の向上が図れるようになる。この場合、貯留タン
ク9の上部に、ガス化した貯留タンク9内の冷媒が逆止
弁37を介して迅速にサイクル内へのみ流れるガス通路
39を設けるようにすることで冷房モード時の制御性が
良くなる。
【0044】図6は、図1の構成に加えて空調負荷又は
冷媒温度又は圧縮機1からの回転数信号に基づき制御部
42によって運転条件に対応した冷媒流量とする減圧装
置11,11を、貯留タンク9の前後に設けたものであ
る。
冷媒温度又は圧縮機1からの回転数信号に基づき制御部
42によって運転条件に対応した冷媒流量とする減圧装
置11,11を、貯留タンク9の前後に設けたものであ
る。
【0045】これにより、前後の減圧装置11,11に
よる貯留タンク9の出入量の制御と冷媒加熱手段19に
よる加熱量の制御との組合せによって、例えば、少ない
加熱量で効率よく低沸点冷媒のガス化が可能となる。ま
た、貯留タンク9の冷媒液の貯留量を、圧縮機1の運転
条件に対応して正確にコントロールできるようになり、
最適な冷媒比のモード運転が行なえるようになる。
よる貯留タンク9の出入量の制御と冷媒加熱手段19に
よる加熱量の制御との組合せによって、例えば、少ない
加熱量で効率よく低沸点冷媒のガス化が可能となる。ま
た、貯留タンク9の冷媒液の貯留量を、圧縮機1の運転
条件に対応して正確にコントロールできるようになり、
最適な冷媒比のモード運転が行なえるようになる。
【0046】図8は貯留タンク9を、圧縮機1の吸込側
となるガス相通路15b側に設けたタイプの実施例を示
しており他の構成は図1と同様である。
となるガス相通路15b側に設けたタイプの実施例を示
しており他の構成は図1と同様である。
【0047】すなわち、貯留タンク9には熱伝達チュー
ブ41が設けられ、熱伝達チューブ41の一端は、圧縮
機1の吸込側に、他端は、バイパス通路43に設けられ
た第1制御弁45と第2制御弁47の間にそれぞれ接続
連通している。この場合、圧縮機1の吸込側に接続され
る熱伝達チューブ41を、圧縮機1から延長されたガス
インジェクションパイプに接続するようにしてもよい。
ブ41が設けられ、熱伝達チューブ41の一端は、圧縮
機1の吸込側に、他端は、バイパス通路43に設けられ
た第1制御弁45と第2制御弁47の間にそれぞれ接続
連通している。この場合、圧縮機1の吸込側に接続され
る熱伝達チューブ41を、圧縮機1から延長されたガス
インジェクションパイプに接続するようにしてもよい。
【0048】上記第1、第2制御弁45,47は圧縮機
1からの回転数信号又は空調負荷信号に基づき制御部4
6によって開閉量が自在に制御される。また、バイパス
通路43は、一端が、圧縮機1の吐出側に、他端が、室
内熱交換器17と室外熱交換器13との間に接続連通し
ている。
1からの回転数信号又は空調負荷信号に基づき制御部4
6によって開閉量が自在に制御される。また、バイパス
通路43は、一端が、圧縮機1の吐出側に、他端が、室
内熱交換器17と室外熱交換器13との間に接続連通し
ている。
【0049】なお、49は貯留タンク9内が全部ガス化
した時に、圧縮機1からの潤滑油を戻すための油戻し管
を示している。
した時に、圧縮機1からの潤滑油を戻すための油戻し管
を示している。
【0050】したがって、この実施例によれば、例え
ば、暖房運転時において、圧縮機1から吐出された混合
冷媒は、実線矢印で示すように室内熱交換器7→減圧装
置11→室外熱交換器13を通り再び圧縮機1に戻る暖
房サイクルを繰返すようになる。
ば、暖房運転時において、圧縮機1から吐出された混合
冷媒は、実線矢印で示すように室内熱交換器7→減圧装
置11→室外熱交換器13を通り再び圧縮機1に戻る暖
房サイクルを繰返すようになる。
【0051】この暖房サイクル時において、圧縮機1の
回転数又は空調負荷に対応して、第2制御弁47を開、
第1制御弁45を閉とすることで、貯留タンク9は熱伝
達チューブ41を流れる冷媒ガスにより冷却されて貯留
タンク9内に高沸点冷媒が液化され貯留されるようにな
る。
回転数又は空調負荷に対応して、第2制御弁47を開、
第1制御弁45を閉とすることで、貯留タンク9は熱伝
達チューブ41を流れる冷媒ガスにより冷却されて貯留
タンク9内に高沸点冷媒が液化され貯留されるようにな
る。
【0052】これにより、第1、第2制御弁45,47
の開閉制御によって循環する混合冷媒は、低沸点冷媒の
成分比の高い運転が行なえるようになる。
の開閉制御によって循環する混合冷媒は、低沸点冷媒の
成分比の高い運転が行なえるようになる。
【0053】また、第1制御弁45を開、第2制御弁4
7を閉とすることで、熱伝達チューブ41には、圧縮機
1からの高温高圧の冷媒ガスが流れて、貯留タンク9内
を加熱するために、ガス化が促進され、冷媒液の貯留が
なくなり、封入時の冷媒混合比による運転が可能とな
る。第1,第2制御弁45,47の開度比率を調節する
ことにより中間の成分比を選定できる。
7を閉とすることで、熱伝達チューブ41には、圧縮機
1からの高温高圧の冷媒ガスが流れて、貯留タンク9内
を加熱するために、ガス化が促進され、冷媒液の貯留が
なくなり、封入時の冷媒混合比による運転が可能とな
る。第1,第2制御弁45,47の開度比率を調節する
ことにより中間の成分比を選定できる。
【0054】なお、この実施例において、図9に示すよ
うに貯留タンク9と冷媒加熱手段19を液相通路15a
側に設けた組合せ手段とすることで、運転条件に対応し
た巾広い冷媒混合比の制御を可能とすることもできる。
うに貯留タンク9と冷媒加熱手段19を液相通路15a
側に設けた組合せ手段とすることで、運転条件に対応し
た巾広い冷媒混合比の制御を可能とすることもできる。
【0055】図10はレリースタイプの圧縮機55を用
いた冷凍装置の例を示したものである。即ち、隣接する
一方のシリンダのシリンダ室と他方のシリンダのシリン
ダ室とを通路を介して連通し、通常運転時には前記通路
51を閉、能力ダウン時には開とする開閉機能53,5
4を有する多気筒形圧縮機55を具備し、前記開閉機構
53,54の開又は閉に対応して冷媒回路内の冷媒比率
を制御する冷媒制御手段となる貯留タンク9を設けたも
のである。
いた冷凍装置の例を示したものである。即ち、隣接する
一方のシリンダのシリンダ室と他方のシリンダのシリン
ダ室とを通路を介して連通し、通常運転時には前記通路
51を閉、能力ダウン時には開とする開閉機能53,5
4を有する多気筒形圧縮機55を具備し、前記開閉機構
53,54の開又は閉に対応して冷媒回路内の冷媒比率
を制御する冷媒制御手段となる貯留タンク9を設けたも
のである。
【0056】貯留タンク9は、室内熱交換器7と減圧装
置11との間で、液冷媒が流れる液相通路15a内に設
けられ、飽和状態となるまで混合冷媒が流れ込むと共
に、貯留タンク9内の混合冷媒は、冷媒加熱手段19に
よって加熱されるようになっている。
置11との間で、液冷媒が流れる液相通路15a内に設
けられ、飽和状態となるまで混合冷媒が流れ込むと共
に、貯留タンク9内の混合冷媒は、冷媒加熱手段19に
よって加熱されるようになっている。
【0057】冷媒加熱手段19は、貯留タンク9の外周
面に掛回され、冷媒が流れる熱伝達チューブ21の一端
は、制御弁23を介して前記圧縮機1の吐出側と接続連
通している。また、熱伝達チューブ21の他端は、室内
熱交換器7と減圧装置11との間で、液相通路15aと
なる冷媒パイプ15と接続連通し、圧縮機1からの高温
高圧の冷媒ガスが熱伝達チューブ内21内を流れるよう
になっている。
面に掛回され、冷媒が流れる熱伝達チューブ21の一端
は、制御弁23を介して前記圧縮機1の吐出側と接続連
通している。また、熱伝達チューブ21の他端は、室内
熱交換器7と減圧装置11との間で、液相通路15aと
なる冷媒パイプ15と接続連通し、圧縮機1からの高温
高圧の冷媒ガスが熱伝達チューブ内21内を流れるよう
になっている。
【0058】制御弁23は、開閉機構53,54の開閉
信号が制御部27に入力されることで、その開閉条件に
基づき、制御部27によって制御弁23の開閉量が制御
される。これにより、低沸点冷媒がガス化する加熱温度
から高沸点冷媒がガス化する加熱温度までの制御が可能
となり、ガス化する冷媒比率に対応して貯留タンク9内
のいずれか一方の冷媒貯留化を大きくすることで、循環
サイクル内の低沸点冷媒の成分比を高めたり、あるいは
低沸点冷媒を高めた運転モードが得られるようになる。
信号が制御部27に入力されることで、その開閉条件に
基づき、制御部27によって制御弁23の開閉量が制御
される。これにより、低沸点冷媒がガス化する加熱温度
から高沸点冷媒がガス化する加熱温度までの制御が可能
となり、ガス化する冷媒比率に対応して貯留タンク9内
のいずれか一方の冷媒貯留化を大きくすることで、循環
サイクル内の低沸点冷媒の成分比を高めたり、あるいは
低沸点冷媒を高めた運転モードが得られるようになる。
【0059】したがって、図11に示すように、従来の
運転能力巾Q1に対して混合冷媒を用いた運転領域分,
運転能力巾Q2が広がるようになる。
運転能力巾Q1に対して混合冷媒を用いた運転領域分,
運転能力巾Q2が広がるようになる。
【0060】次に、本発明による冷凍装置のさらに別の
実施例について、図12〜図14を参照して説明する。
この実施例は、図1に示す実施例における圧縮機1を機
械的に圧縮能力を可変できる機構を有するものとし、こ
の圧縮能力可変機構と前記冷媒成分比制御による能力制
御機構とを組み合わせて冷凍装置の能力の制御範囲をさ
らに大きくする様にしたことである。
実施例について、図12〜図14を参照して説明する。
この実施例は、図1に示す実施例における圧縮機1を機
械的に圧縮能力を可変できる機構を有するものとし、こ
の圧縮能力可変機構と前記冷媒成分比制御による能力制
御機構とを組み合わせて冷凍装置の能力の制御範囲をさ
らに大きくする様にしたことである。
【0061】すなわち、図12に示すように、この圧縮
機59は、シリンダ室60を形成する一構成要素である
サブベアリング61にレリースポート63を設け、シリ
ンダ室60に吸入された冷媒が圧縮される行程の途中で
この冷媒の一部を低圧側にバイパスする事により能力を
減少させる機構を有している。
機59は、シリンダ室60を形成する一構成要素である
サブベアリング61にレリースポート63を設け、シリ
ンダ室60に吸入された冷媒が圧縮される行程の途中で
この冷媒の一部を低圧側にバイパスする事により能力を
減少させる機構を有している。
【0062】ここで、65はフレームを、67はシリン
ダを、69はシャフトを、71はサンクションカップ
を、73はチェック弁を、75はレリースパイプを、7
7はローラを示している。
ダを、69はシャフトを、71はサンクションカップ
を、73はチェック弁を、75はレリースパイプを、7
7はローラを示している。
【0063】次に、この圧縮機59の動作について説明
する。すなわち、図13に示すように、レリースポート
63とレリースパイプ75の間にチェック弁73が有
り、レリースポート部の圧力よりレリースパイプ側圧力
が低いとき(バルブAが開きバルブBが閉で低圧側に導
通しているとき)は冷媒が圧縮室60から低圧側にバイ
パスされ、圧縮冷媒量が減少する。逆に、バルブAが閉
じバルブBが開の時は高圧側に導通し高圧力がかかるこ
とによりチェック弁73が閉じ、バイパスされずシリン
ダ容積に応じた通常の能力となる。
する。すなわち、図13に示すように、レリースポート
63とレリースパイプ75の間にチェック弁73が有
り、レリースポート部の圧力よりレリースパイプ側圧力
が低いとき(バルブAが開きバルブBが閉で低圧側に導
通しているとき)は冷媒が圧縮室60から低圧側にバイ
パスされ、圧縮冷媒量が減少する。逆に、バルブAが閉
じバルブBが開の時は高圧側に導通し高圧力がかかるこ
とによりチェック弁73が閉じ、バイパスされずシリン
ダ容積に応じた通常の能力となる。
【0064】尚、レリース時のレリースポート63は図
14に示すように、偏芯して回転移動するローラー77
の端面により、回転角中のある期間に置いて導通するよ
うになっている。レリースポート63がローラー端面に
より導通している期間は、レリースが可能で、導通期間
が終了するタイミング以降はローラー77により閉じら
れて圧縮が始まる。この圧縮工程中はレリースポート6
3が圧縮室60にないのでトップクリアランスボリュー
ムに影響を与えないので効率の良い運転が可能になる。
なお、この実施例では冷・暖房可能なヒートポンプタイ
プについて説明したが、冷蔵庫・冷凍庫等に適用しても
よい。
14に示すように、偏芯して回転移動するローラー77
の端面により、回転角中のある期間に置いて導通するよ
うになっている。レリースポート63がローラー端面に
より導通している期間は、レリースが可能で、導通期間
が終了するタイミング以降はローラー77により閉じら
れて圧縮が始まる。この圧縮工程中はレリースポート6
3が圧縮室60にないのでトップクリアランスボリュー
ムに影響を与えないので効率の良い運転が可能になる。
なお、この実施例では冷・暖房可能なヒートポンプタイ
プについて説明したが、冷蔵庫・冷凍庫等に適用しても
よい。
【0065】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、最小能力運転時又は最大能力運転の時、それぞれ一
方の混合冷媒比率を高めた混合冷媒運転ができるように
なり、冷房能力、暖房能力範囲を拡大することができ
る。また、圧縮機の効率の良い運転範囲を使用すること
で効率の高い冷暖房運転が実現できるとともに騒音・摩
耗・振動等が小さく抑えられると共に寿命の面でも大変
好ましいものとなる。
ば、最小能力運転時又は最大能力運転の時、それぞれ一
方の混合冷媒比率を高めた混合冷媒運転ができるように
なり、冷房能力、暖房能力範囲を拡大することができ
る。また、圧縮機の効率の良い運転範囲を使用すること
で効率の高い冷暖房運転が実現できるとともに騒音・摩
耗・振動等が小さく抑えられると共に寿命の面でも大変
好ましいものとなる。
【図1】この発明を実施した冷凍装置の配管図。
【図2】混合冷媒の冷凍能力比を示した特性図。
【図3】暖房時の室温コントロール説明図。
【図4】回転数に対する冷凍能力比の説明図。
【図5】貯留タンクの前後にキャピラリーチューブを設
けた図1と同様の配管図。
けた図1と同様の配管図。
【図6】貯留タンクの前後に減圧装置を設けた図1と同
様の配管図。
様の配管図。
【図7】冷媒加熱手段にヒータを用いた図1と同様の配
管図。
管図。
【図8】貯留タンクをガス相通路側に設けた実施例を示
す図1と同様の配管図。
す図1と同様の配管図。
【図9】貯留タンクをガス相通路側と液相通路側に設け
て組合せた図1と同様の配管図。
て組合せた図1と同様の配管図。
【図10】レリースタイプの冷凍装置の配管図。
【図11】同上の冷凍能力の特性図。
【図12】本発明のさらに別の実施例の圧縮機の要部構
成図。
成図。
【図13】図12に示した圧縮機の動作説明図。
【図14】図12に示した圧縮機の動作説明図。
【図15】従来の単一冷媒を用いた冷凍装置の配管図。
1 圧縮器 7 室内熱交換器 9 貯留タンク(冷媒制御手段) 11 減圧装置 13 室内熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 哲司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内 (72)発明者 後藤 功一 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (5)
- 【請求項1】 冷媒として混合冷媒を用いた冷凍装置で
あって、 冷凍運転時に上記混合冷媒の成分比を制御して冷凍能力
を可変させる冷媒制御手段を具備したことを特徴とする
冷凍装置。 - 【請求項2】 圧縮機の回転数を制御して所望の冷凍能
力を得る冷媒回路に、所定成分比の混合冷媒を使用する
と共に、上記冷媒制御手段が、前記圧縮機の設定回転数
以下の冷凍運転時または設定回数以上の冷凍運転時に対
応して冷媒回路内の冷媒比率を制御する様に構成されて
いることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 - 【請求項3】 上記冷凍装置が、隣接する一方のシリン
ダのシリンダ室と他方のシリンダのシリンダ室とを通路
を介して連通し、通常運転時には前記通路を閉、能力ダ
ウン時には開とする開閉機能を有する多気筒形圧縮機を
有し上記冷媒制御手段が、前記開閉機構の開又は閉に対
応して冷媒回路内の冷媒比率を制御する様に構成されて
いることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 - 【請求項4】 上記混合冷媒は、低沸点冷媒と高沸点冷
媒とから成る非共沸混合冷媒であることを特徴とする請
求項1に記載の冷凍装置。 - 【請求項5】 冷媒として混合冷媒を用いた冷凍装置で
あって、 冷凍運転時に上記混合冷媒の成分比を制御して冷凍能力
を可変させる冷媒制御手段を具備し、圧縮機の回転数を
制御して所望の冷凍能力を得る冷媒回路に、所定成分比
の混合冷媒を使用すると共に、上記冷媒制御手段が、前
記圧縮機の設定回転数以下の冷凍運転時または設定回数
以上の冷凍運転時に対応して冷媒回路内の冷媒比率を制
御する様に構成され、前記圧縮機が、その圧縮能力を可
変させる圧縮能力可変機構を有していることを特徴とす
る冷凍装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5762394A JPH06337177A (ja) | 1993-03-29 | 1994-03-28 | 冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-69667 | 1993-03-29 | ||
JP6966793 | 1993-03-29 | ||
JP5762394A JPH06337177A (ja) | 1993-03-29 | 1994-03-28 | 冷凍装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06337177A true JPH06337177A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=26398688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5762394A Pending JPH06337177A (ja) | 1993-03-29 | 1994-03-28 | 冷凍装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06337177A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021240800A1 (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | ||
WO2022210796A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
-
1994
- 1994-03-28 JP JP5762394A patent/JPH06337177A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2021240800A1 (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | ||
WO2021240800A1 (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
WO2022210796A1 (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
JP2022157804A (ja) * | 2021-03-31 | 2022-10-14 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
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