JPH02267473A - 冷凍サイクル装置 - 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 本発明は、熱ポンプ装置、特にカークーラや冷蔵庫等の
動作温度変動の大きい装置や、冷暖房給湯装置等の高温
熱利用の冷凍サイクルに好適な冷媒用組成物を用いた冷
凍サイクル装置に関する。

従来の技術 従来、カークーラや冷蔵庫等の動作温度変動の大きい装
置や、冷暖房給湯装置等の高温熱利用を目的とした熱ポ
ンプ装置用冷媒としては、高温耐圧上の問題から、ハロ
ゲン化炭化水素の内、フロン１２（ジクロロジフルオロ
メタン、沸点−２９゜８℃、Ｒ１２の如く、フロン系冷
媒は以下Ｒ−と略す）をもっばら用いてきた。

発明が解決しようとする課題 しかるに、現在冷媒として用いられているＲ１２は、成
層圏オゾン層の破壊の可能性が指摘されており、使用量
を削減することが急務となっている。Ｒ１２の代替冷媒
の候補としては、Ｒ１３４ａや最も使用量の多いＲ２２
との混合冷媒等が挙げられており現在研究中であるが、
装置の使用実態からはより有効な選択が可能である。す
なわち、カークーラや冷蔵庫等の動作温度変動の大きい
装置や、冷暖房給湯装置等の高温熱利用においては、最
も動作温度の高い過負荷条件や給湯条件に合わせて冷媒
の選択が行なわれており、他の動作温度においては蒸気
圧が低いにもかかわらず、沸点の比較的高いＲ１２を用
いているため、より沸点の低いＲ２２と比べると能力が
低く、機器の運転率が上昇し寿命に影響を及ぼすだけで
なく、省エネルギーとはならないものである。

本発明は、上記問題点を解消しながら高能力を実現する
冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明になる冷凍サイクル装置は、蒸気圧がＲ１２とほ
ぼ同等となる組成範囲で混合されたＲ２２とＲ２２より
高沸点な冷媒からなる非共沸混合冷媒を、圧縮機、凝縮
器、主絞り装置、蒸発器を環状接続し、低部に貯留器を
接続した分離器の頂部を主絞り装置をバイパスして凝縮
器出口及び蒸発器入口と接続した冷凍サイクルに封入し
たものである。

作用 本発明の構成要素となる冷媒用組成物は、非共沸混合冷
媒であり、封入された冷凍サイクル装置でＲ２２より高
沸点な冷媒の分離貯留が可能なため、高い動作温度のと
きには混合冷媒のままで使用して蒸気圧を減少せしめ、
低い動作温度のときにはＲ２２より高沸点な冷媒を分離
して高能力を実現せしめることができる。

実施例 本発明になる冷凍サイクル装置の一実施例を、第１図を
もって説明する。第１図においては、圧縮機１、凝縮器
２、主絞り装置３、蒸発器４等を環状に接続し、主サイ
クル回路を構成している。

また主絞り装置３のバイパスとして、底部に加熱器５、
貯留器６を接続し内部に充填材７を充填した分離器８の
頂部を凝縮器２の出口及び絞り装置９を介して蒸発器４
の入口と連結した副サイクル回路を構成しており、貯留
器６からは電磁弁１０を介して絞り装置９に配管接続し
ている。また冷凍サイクル内部にはＲ２２とＲ２２より
高沸点な冷媒からなる非共沸混合冷媒を封入している。

かかる冷凍サイクル装置は四方弁（図示せず）を挿入す
れば熱ポンプ装置として利用できるが、簡単のために本
冷凍サイクル装置の凝縮器で加熱運転する場合について
、以下に説明する。高い動作温度の時には蒸気圧が高く
なりすぎるために、主絞り装置３を適度に開放しておく
と、封入した混合冷媒が、圧縮機１、凝縮器２、主絞り
装置３、蒸発器４、圧縮機１の順に循環し、同一組成の
余剰冷媒が貯留器６で貯留されて、凝縮器２では低加熱
能力になると共に蒸気圧が低下される。

−刃高能力を得るためには、主サイクル回路を循環する
冷媒組成として低沸点冷媒を多く循環させればよく、低
い動作温度の時には主絞り装置３を閉止すると、凝縮器
２の出口からの冷媒は分離器８に流入するが、貯留器６
では加熱器５により加熱されて、より揮発性の高い低沸
点冷媒が気化され分離器８内を上昇する。ここで分離器
８内部においては上昇するガス冷媒と流下する液冷媒の
気液接触が充填材７により促進され、いわゆる精留作用
により貯留器６中では高沸点冷媒が濃縮され、低沸点冷
媒であるＲ２２は分離器８の頂部に連結された絞り装置
９を経由して蒸発器４に流出し主サイクル回路はほとん
どＲ２２となることによって、凝縮器２において高加熱
能力、蒸発器４において高冷却能力を出力することが可
能となる。

なお低い動作温度から高い動作温度への冷媒組成の変化
は、電磁弁１０の開放制御により行なえばよい。

なお、本発明になる冷凍サイクル装置は、第１図の実施
例にこだわるものではなく、蒸気圧を減少せしめる必要
のある高い動作温度のときには混合冷媒のままで使用し
、低い動作温度のときにはＲ２２より高沸点な冷媒を分
離して高能力を出力せしめる構成であればよく、本発明
はかかる冷凍サイクル装置に好適な冷媒用組成物を特定
するものである。

また、本発明に用いられる冷媒用組成物は、蒸気圧がＲ
１２とほぼ同等となる組成範囲で混合されたＲ２２とＲ
２２より高沸点な冷媒からなる非共沸混合冷媒である。

混合冷媒としてＲ２２と組み合わせるＲ２２より高沸点
な冷媒とその沸点としては、オゾン破壊の可能性の少な
いものとして、Ｒ１３４ａ　（−２６，５℃）、Ｒ１５
２ａ　（−２５，０℃）、Ｒ１３４（−１９，７℃）、
Ｒ１２４（−１２，０℃）、Ｒ１４２ｂ（−９，８℃）
。

ＲＣ３１８（−５，８°Ｃ）、Ｒ１４３（５，０℃）Ｒ
１２３（２７，１℃）、Ｒ１２３ａ（２８゜２°Ｃ）、
Ｒ１４１ｂ（３２，０℃）等が挙げられ、これらはいず
れもＲ２２と非共沸混合冷媒を構成する。

ここで、高い動作温度のときに備えて蒸気圧をＲ１２と
ほぼ同等とすることが望ましく、一般に混合冷媒の蒸気
圧を特定することは困難であるが、簡便な組成範囲は第
２図を用いて説明される方法で特定することができる。

１）目的とする最大凝縮温度における成分１（Ｒ２２）
と成分２（Ｒ２２より高沸点な冷媒）の蒸気圧Ｐ＋、Ｐ
２を求める。

２）Ｒ１２の蒸気圧Ｐ３における仮想的な理想溶液の点
Ａの液相組成Ｚ、を求める。

Ｐ　Ｉ−Ｐ　２ ３）Ｒ１２の蒸気圧Ｐ３における仮想的な理想蒸気の点
Ｂの気相組成ＺＩＩを求める。

Ｐｓ　（ＰＩ　　　Ｐ２） ここで求められた組成範囲Ｚ　Ａ　”　Ｚ　ａは、蒸気
圧がＲ１２とほぼ同等となる成分１　（Ｒ２２）の組成
ＺＩであり、　（１−２Ｉ）を成分２（Ｒ２２より高沸
点な冷媒）の組成として特定すれば、Ｒ１３４ａ、　　
Ｒ１５２ａ、　　Ｒ１３４，Ｒ１２４，Ｒ１４２ｂ、Ｒ
Ｃ３１８，Ｒ１４３，Ｒ１２３，Ｒ１２３ａ、Ｒ１４１
ｂの混合組成範囲は簡便に特定できるものである。また
Ｒ１５２ａ、Ｒ１４２ｂ。

Ｒ１４３，Ｒ１４１ｂは可燃冷媒とされているが、ここ
で特定される組成範囲で混合すれば、はとんどその燃焼
領域からのがれられるものであり、より確実に燃焼領域
を避けるためにＲ１３４ａ、Ｒ１３４、Ｒ１２４，ＲＣ
３１８，Ｒ１２３，Ｒ１２３ａの不燃冷媒を第３成分と
して混合するのもよい。

発明の効果 以上のように本発明においては、Ｒ２２より高沸点な冷
媒の分離貯留が可能なため、高い動作温度のときには混
合冷媒のままで使用して蒸気圧を減少せしめ、低い動作
温度のときにはＲ２２より高沸点な冷媒を分離して高能
力を実現できる構成にしたものであり、従来の問題点を
解消しながら高能力を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の冷凍サイクル装置の構成図
、第２図は本発明の構成要素となる冷媒用組成物の混合
組成範囲の特定方法の説明図である。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・主絞り装置
、４・・・蒸発器、６・・・貯留器、８・・・分離器。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１８第 図 ／　−一　　瓦Ｊ機 ２−−一　ン疑Ｊ鏑を発　ラ≧５ζ ３・−！液り装置 ４−・−蒸　発器 乙・・−貯　習惹 ａ−・−分畠ｔＬ春 ？

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧縮機、凝縮器、主絞り装置、蒸発器を環状接続し
   、底部に貯留器を接続した分離器の頂部を主絞り装置を
   バイパスして凝縮器出口及び蒸発器入口と接続した冷凍
   サイクルに、蒸気圧がＲ１２とほぼ同等となる組成範囲
   で混合されたＲ２２とＲ２２より高沸点な冷媒からなる
   非共沸混合冷媒を封入した冷凍サイクル装置。 ２）Ｒ２２より高沸点な冷媒として、Ｒ１３４ａ，Ｒ１
   ５２ａ，Ｒ１３４，Ｒ１２４，Ｒ１４２ｂ，ＲＣ３１８
   ，Ｒ１４３，Ｒ１２３，Ｒ１２３ａ，Ｒ１４１ｂのいず
   れか一つを少なくとも含むことを特徴とする請求項１記
   載の冷凍サイクル装置。