JPS5862469A - ヒ−トポンプ式冷凍装置 - 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】 本発明は冷媒に非共沸混合冷媒を使用したヒートポンプ
式冷凍装置に関するものである。

非共沸混合冷媒を使用したヒートポンプ式冷出口では低
い温度を示し、この時の入口と出口の温度差は単一冷媒
を用いたサイクルよりも大きい。

この関係を温度（Ｔ）−エントロピ（８）線図上に表わ
したものが第１図、第２図であり、第１図は非共沸混合
冷媒の場合、第２図は単一冷媒の場合の冷凍サイクルで
ある。図中１ａ、Ｉｂは圧縮機の吸込状態、２ａ、２ｂ
は圧縮機で圧縮された後の状態で、２ｍ、２ｂ　　８ａ
、８ｂ、４ａ、４ｂはいずれも高圧の等しい圧力状態に
ある。凝縮器では２ａ、２ｂの状態から冷却されて露点
状１１ｉ８ａ、８ｂに達し、さらに沸点状態４ａ、４ｂ
まで冷却される。単一冷媒サイクルでは第２図から明ら
かな如く、８ｂの露点から４ｂの沸点までの同一圧力条
件のもとでは同一の温度で状態変化が生じる。これに対
して高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒
を用いたサイクルでは、８ａの露点から４ａの沸点まで
の同一圧力条件のもとでは、温度は一定でなく露点８ａ
の近傍では主として高沸点が凝縮するため温度が高く、
凝縮器出口の沸点４ａの近傍では、主として低沸点成分
が凝縮するため温度が低い。

また２図中５ａ、５ｂは絞りにより膨張した後の低圧の
４＆ａを示し、５ａ、５ｂ、Ｉａ、１ｂはいずれも低圧
の等しい圧力状態にある。

蒸発器では５ａ、５ｂの状態からＩａ、Ｉｂの状態まで
加熱される。単一冷媒サイクルでは５ｂから１ｂまでの
同一圧力条件のもとでは同一の温度で状態変化が生じる
。これに対して非共沸混合冷媒サイクルでは５ａから１
８までの同一圧力条件では、温度は一定でなく、蒸発器
入口の５８の近傍では、主として低沸点成分が蒸発する
ため温度が低く、また蒸発器出口の１ｂの近傍では主と
して高沸点成分が蒸発するため温度が高い。このように
蒸発器の入口と出口では単一冷媒サイクルで生じる以上
の温度差が非共沸混合冷媒サイクルでは生じる。

第３図及び第４図は、それぞれ従来のものの構成図で、
１０１は圧縮機、１０２は四方切換弁、１０８はフィン
アンドチューブ型の室外側空気熱交換器、１０４は室外
側送風機、１ｏ５はギヤピラリチューブ（毛細管）、＋
０６はフィンアンドチューブ型の室内側空気熱交換Ｈ）
３゜１０７は室内側送風機を示し、冷房時は破線矢印で
示す如く、冷媒が循環し、暖房時は四方切換弁１０２で
流れが逆転し一点Ｍ線矢印の如く冷媒が循環する。この
ように構成された冷凍サイクル中には１例えばＲ−１８
Ｂ＋とＲ−１５２８という沸点の異なる２種類の冷媒を
それぞれ７０％、３０％の割合で混合して得た非共ｎ１
；混合冷媒を封入している。室内側熱交換器１０６は冷
房時には蒸発器、暖だ時には凝縮器として働き、一方、
室外側熱交換器＋０８は冷房時には凝縮器、暖房時には
蒸発器として働く。これらの冷凍作用はすでに第１図及
び第２図に述べたので省略する。

ここで、第８図に示す室外側熱交換器１０３に着目する
と、冷房時、凝縮器として作用する場合、冷媒チューブ
の入口部分１０８ａを出口部分＋０８ｂに対して風上に
なるように配置し。

出口部分１０３ｂをその入口部分１０８ａに対して風下
になるように配置している。なお図中実線矢印は送風機
で駆動される空気の流れ方向を示し、ｌ０ｉ１１ｃは熱
交換器のうち冷媒の通るチューブを示し、１０１１ｄは
熱交換器内に多数枚配列されたフィンを示す。

このような非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルの運転
状態では冷房時、凝縮器として作動する熱交換器１０８
の冷媒チューブ入口部分１０８ａは、その特性上高温を
示し、出口部分＋０８ｂは低い温度となることは前記し
た通りであるが、入口部分１０８ａから生ずる熱気のた
めに、出口部分１０８ｂの熱交換が損なわれ。

良好な凝縮を行い得ない状況になっているへ上記欠点を
解消するために第４図に示す如く。

凝縮器として作動する熱交換器１０８の冷媒チューブ入
口部分１０８ａを出口部分１０８ｂに対して風下になる
ように配置し、出口部分１０３ａに対して風上になるよ
うに配置することが考えられる。この場合は、出口部分
１０８ｂは風上に配置されているので、入口部分１０８
ａから生ずる熱気の影響を受けず、逆にその入口部分１
０ｉ１１ａを冷却して全体として低温ならしめるため、
効率の良い凝縮を行わせることができる。

ところが、ヒートポンプ式冷凍装置では、その機能上四
方切替弁１ｏにより、暖房サイクルに切替えることがで
き、この場合一点鎖線矢印で示した如く冷媒は流れ室外
熱交換器１０Ｂは蒸発器として作動し、冷媒の流れ方向
は逆転する。この結果、第４図に示す例の如く、冷媒チ
ューブ入口部分１０１１ｂは出口部分１０８ａの風上に
、出口部分１０８ｍは入口部分＋０８ｂに対して風下に
配置されることになる。非共沸混合冷媒の特性上蒸発器
の入口部分１０１１ｂは低温になり、出口部分１０８ａ
は高温になるので、送風機１０４で強制通風されること
により。

風上におかれた低ｌ晶部分１０８ｂによる冷気のため出
口部分に相当す高温の１０３ａ部分は。

空気と冷媒の温度差が減少し、冷媒の沸騰が損なわれる
ことになる。

以上に述べたように熱交換器内の冷媒チュービ グの入「１部分製出口部分の配列としては、非共沸混合
冷媒を用いた時は、対向流の配置、すなわち出口部分を
風」二に置き、入口部分を風下に置くことが望ましいが
、ヒートポンプ式冷凍装置では、四方切換弁で冷媒の流
れが逆転するために冷房時に対向流で選んでも、暖房時
に並行流、すなわち出口部分を風下に置き、入口部分を
風」二に置くこととなってしまうため（またこの逆もあ
りうる）、効率の良い熱交換が損なわれるという欠点を
有していた。

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、効率の良い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、低沸点冷媒と高沸点冷媒からなる非共沸混合
冷媒を用いたヒートポンプ式冷凍装置において、室内又
は室外熱交換器の冷媒チューブを略中央部で２分したと
き画部分が風の流れに対して並列になるよう配置したこ
とを特徴とするもので、凝縮器として作用する場合も。

蒸発器として作用する場合も冷媒チューブの入口部分の
熱的影響が出口部分に及ぶことがなくなるため、いずれ
の場合も効率の良い熱交換が行なわれることになる。従
って効率の良いヒートポンプ式冷凍装置を得ることがで
きる。

以下２本発明を実施例に基いて説明する。

第５図において、２０１は圧縮機、２０２は四方切換弁
、２０８はフィンアンドチューブ型の室外側熱交換器、
２０４は室外側送風機。

２０５はギヤピラリチューブ、２０６はフィンアンドチ
ューブ型の室内側熱交換器、２０７は室内側送風機であ
る。

これらの機器は図示の順序で接続され、このようにして
構成された冷凍サイクルには２例えばＲ−１８１１１と
Ｒ−１５２ａという沸点の異なる２種の冷媒を夫々７０
％、８０％の割合で混合した非共沸混合冷媒を封入して
いる。そして、冷房運転時に凝縮器として作動する室外
側熱交換器２０８の冷媒チューブは略中央部で２分した
とき、入口部分２０８ａと出口部分２０８ｂは風の流れ
に対して並列になるよう配置されている。

なお、室内側熱交換器２０６も同様の構成となっている
。

冷房運転時、圧縮機２０１を起動させるとＲ−１８ＤＩ
とＲ１５２ａとからなる非共沸混合冷媒は、圧縮機２０
１により圧縮され、破線矢印で示す如く、四方切換弁２
０２を経て、凝縮器として作動する室外側熱交換器２０
８に入り、ここで凝縮液化されてからキャピラリチュプ
２０５を通し、室内側熱交換器２０６で蒸発して冷房作
用をする。蒸発、気化した非共沸混合冷媒は四方切換弁
２０２を介して圧縮機２０１に吸込まれる。非共沸混合
冷媒の特性上同一圧力条件のもとで、凝縮器の中央部か
ら入口までの間の入口部分は高い温度を示し、中央部か
ら出口までの間の出口部分は低い温度を示すことは前述
の通りである。

上記したように、冷媒チューブ入口部分２０３ａと出口
部分２０８ｂは、送風機２０４によって強制通風される
風に対して両者とも風上に面する様に並列に置かれてい
るため、入口部分で生じる熱気が出口部分に影響を及ぼ
すことがなく、入口部分、出口部分ともに全体として効
率の良い熱交換が行なわれ、効率の良い凝縮を行なわせ
ることができる。

一方、暖房運転時には四方切換弁２０２により冷媒の流
れは逆転し、室外側熱交換器２０８は、蒸発器として働
き、冷媒チューブ入口部分は２０８ｂに対応し、出口部
分は２０３ａに対応する。

この場合も、非共沸混合冷媒の特性で入口部分２０８ｂ
は低温なり出口部分２０３ａは高温となるが入口部分２
０８ｂと出口部分２０８ａともに、風上をこ面する様に
並列に置かれているため、入口部分で生じる冷気が、出
口部分に影響を及ぼすことがなく入口部分出口部分とも
に全体に効率の良い熱交換が行なわれ、効率の良い蒸発
を行なわせることができる。

なお、非共沸混合冷媒としては前述のＲ−１８Ｂ１とＲ
−１６２ａとの組合せに限らず。

またその混合割合も前述の７０％と８０％の数値に限ら
れるものではない。

以上に述べたようにヒートポンプ冷凍装置用の熱交換器
としての凝縮器と蒸発器の作動を考え、冷媒チューブの
入口部分と出口部分の一部または全部を風上に面する様
にすると共に風の流れに対して並列に配置したので、入
口部分の熱的影響（すなわち凝縮時は高温の熱気、蒸発
時は低温の冷気）が出口部分に及ぶことがなく。

凝縮時、蒸発時ともに効率の良い熱交換を行なわしめ性
能の向上を達成し得る。

第６図は熱交換器内のサーキノ１−数が複数の場合の実
施例を示す。この場合は各サーキット毎には、入口部分
３０８　ａ、出口部分３０３ｂが風の流れに対して並列
に配置されているため前述と同等の効果が生じる。

なお１図中１破線矢印は冷房時の冷媒の流れ。

一点鎖線矢印は暖房時の冷媒の流れ、８０３は室外側熱
交換器、３０７は室外側送風機１１１０５はキャピラリ
チューブ（毛細管）を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一冷媒を用いた冷凍サイクルの温度−エント
ロピ線図、第２図は非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイク
ルの温度−エントロピ線図。 第８図及び第４図は、それぞれ異なる従来例を示す構成
図、第５図は本発明の一実施例を示す構成図、第６図は
他の実施例を示す要部の構成図である。 ２０１；圧縮機、２０２ｉ四方切換弁。 ２０！１，１１０８ｉ室外側熱交換器、２０８ａ。 １１０１１１ａ　；入口部分、２０８ｂ、１１０８ｂｔ
出ロ部分、２０８ｃ；冷媒チューブ、２０８ｄｉフイン
、２０４．室外側送風機、２０５．８０５、キャピラリ
チューブ、２０６．室内側熱交換器、２０７，８０７．
室内側送風機。 １ントロピ　（Ｓ） 鷹１閃 １ントロし°　（Ｓ） 治２屈

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低沸点冷媒と高沸点冷媒からなる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又は室外熱交換
   器の冷媒チューブを略中央部で２分したとき９両部分が
   風の流れに対して並列になるよう配置したことを特徴と
   するヒートポンプ式冷凍装置。