JPH071127B2 - 冷凍装置の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、混合冷媒を用いた冷凍装置に関するものであ
る。

従来の技術 混合冷媒を用いた冷凍装置は、そのサイクル内部を循環
する冷媒の組成比率を可変とすることにより、能力制御
や性能改善を行うことができる。

従来、特に非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置のサイクル
内部を循環する冷媒組成を可変とする方式として、複数
種類の冷媒の内の特定の冷媒の透過を容易とする機能膜
を利用した分離分式が用いられている（例えば特開昭63
-243662号公報）。

以下第５図、第６図を参照しながら、機能膜分離方式を
用いた冷凍装置の一例について説明する。

第５図は非共沸混合冷媒の組成比率を変えるために機能
膜を用いた冷媒分離器（以下単に分離器と称す）の断面
図、第６図は従来例を示す冷凍サイクル図である。

まず最初に、冷媒分離に機能膜を用いることが可能であ
ることを明らかにした実験結果について説明する。

第５図において、分離器本体102を網状の保持具104で高
圧側空間ａ、低圧側空間ｂに仕切り、保持具104の高圧
側に機能膜103を設置する。また、分離器本体102には、
高圧冷媒入口配管105、出口配管106、透過冷媒出口配管
107が設けられる。

以上のような構成の分離器において、機能膜にジメチル
シリコーンのベンゼン溶液を水上に展開し、超薄膜とし
た後、ポリプロピレンの多孔質フィルム（セラニーズ
社：ジュラガード）に転写製膜した薄膜を高分子複合膜
として用い、Ｒ−22とＲ−13B1の混合冷媒を分離する場
合について説明する。

圧縮機等により加圧された混合冷媒は入口配管105より
分離器本体102内の高圧側空間ａに送られる。ここで高
圧側空間ａと低圧側空間ｂの圧力差によって一部の冷媒
は低圧側空間ｂに透過し、透過冷媒出口配管107より排
出される。このときＲ−22はＲ−13B1より透過しやす
く、透過冷媒出口配管107より排出される冷媒は、入口
配管105の冷媒組成に比べて、Ｒ−22の比率が上昇す
る。一方、機能膜103を透過せずに高圧冷媒出口配管106
より排出される冷媒組成は、Ｒ−22の比率が低下する。

ここで実験結果の一例を表１に示す。

表１においては分離機101の入口配管より冷熱蒸気を流
入した場合について示したが、冷媒液あるいは蒸気と液
の混合を流入しても分離できる。

このように、機能膜を用いて冷媒分離を行うことが可能
であることが明らかとなった。

以下前記機能膜を用いた冷凍サイクルの実施例について
第６図を参考に説明する。

第６図に、冷媒として、Ｒ−22とＲ−13B1の非共沸混合
冷媒を用い、機能膜を透過しにくいＲ−13B1を貯留する
ことにより主回路の冷媒組成比率を可変とする場合の実
施例を示す。

同図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は主絞り装
置、４は蒸発器で順次環状に接続されて主回路を構成し
ている。一方、前記構成の分離器101の入口配管105は主
絞り装置３の手前の高圧側に接続され、出口配管106は
副絞り装置７を介して、また透過冷媒出口配管107は二
方弁６を介して主絞り装置３の後の低圧側に接続されて
いる。ここで分離器101は高圧側空間ａを大きくとり、
冷媒を貯留する機能もかねている。

以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下そ
の動作を示す。

まず初めに冷媒分離をしない場合について説明する。

圧縮機１により圧縮された冷媒蒸気は凝縮器２により冷
却液化され、主絞り装置３で減圧された後、蒸発器４で
蒸発して圧縮機１へ戻る。ここで電磁弁６を閉じ、副絞
り装置７を開くと、主絞り装置３の手前から分岐された
液冷媒は分離器101に流入し、機能膜103を透過せずにそ
のまま出口配管106より副絞り装置７を介して蒸発器４
の入口に戻される。したがって、サイクル内を循環する
冷媒はどの部分においても充填比率に等しくなる。

次に冷媒分離を行う場合について説明する。

上記の状態から電磁弁６を開き、副絞り装置７を全閉す
ると、分岐された液冷媒は分離器101に流入し、機能膜1
03を透過しやすいＲ−22は電磁弁６を介して蒸発器４の
入口に戻される。一方、機能膜103を透過しにくいＲ−1
3B1は分離器101の高圧側空間ａに貯留される。したがっ
て主回路のＲ−13B1比率は低下し、Ｒ−22比率が上昇す
る。

以上のように、副絞り装置７の弁開度を制御することに
より主回路冷媒の組成比率を可変とすることができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、分離器の入口と透
過冷媒側出口の圧力差が一定値以上に大きくなると機能
膜が損傷するという課題があった。

本発明は上記課題に鑑み、機能膜の保護を目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、副絞り装置の絞り
量を制御する制御装置を、冷媒分離装置の入口と透過側
出口との差圧を検出し電気信号に変換する差圧検出手段
と、前記差圧検出手段から出力された電気信号と設定電
気信号と比較判定して制御信号を出力する比較手段と、
前記副絞り装置の開閉を制御する出力モードを記憶した
記憶手段と、前記比較手段から出力された制御信号によ
り、前記記憶手段の出力モードの一つを選択する選択手
段と、前記記憶手段の出力モードに従い前記副絞り装置
の開閉を制御する出力手段により構成したものである。

作用 本発明は上記構成により、機能膜の保護を図ることがで
きる。

実施例 以下本発明の一実施例の冷凍装置の制御装置について図
面を参考に説明する。

第１図は、本発明の実施例における冷凍サイクル図であ
る。

同図において、11は圧縮機、12は凝縮器、13は主絞り装
置、14は蒸発器で環状に接続し主回路を構成している。
一方、機能膜103を組み込んだ冷媒分離装置101の入口は
凝縮器12出口と副絞り装置15を介して接続され、冷媒分
離装置101の出口は二方弁16を介し、また冷媒分離装置1
01の透過冷媒側出口は二方弁17を介して蒸発器14の入口
の間に接続されている。

次に第２図において制御回路は、冷凍装置全体を制御す
るマイクロコンピュータ（以下LSIと称す）18、冷媒分
離装置101の入口と透過側出口との差圧を検出し電気信
号に変換する差圧センサー19、設定差圧を出力する抵抗
回路20,21、副絞り装置15の開度を制御するステップモ
ータ22とステップモータ駆動装置23、二方弁16,17を開
閉させるコイル24,25、LSI18の出力信号を増幅する増幅
器26およびコイル24,25に通電するためのリレー27,28に
より構成されている。

ここで第２図に示す制御回路と第３図に示すブロック図
について説明すると、第２図の設定差圧を出力する抵抗
回路20,21は、第３図の設定電気信号に相当し、第２図
の差圧センサー19は、第３図の差圧検出手段に相当す
る。また、第２図のLSI18は、第３図の差圧検出手段か
ら出力された電気信号と設定電気信号と比較判定して制
御信号を出力する比較手段と、副絞り装置15の開閉を制
御する出力モードを記憶した記憶手段と、比較手段から
出力された制御信号により、記憶手段の出力モードの一
つを選択する選択手段に相当する。そして、第２図の副
絞り装置15の開度を制御するステップモータ22とステッ
プモータ駆動装置23、二方弁16,17を開閉させるコイル2
4,25、LSI18の出力信号を増幅する増幅器26およびコイ
ル24,25に通電するためのリレー27,28は第３図の出力手
段に相当する。

以上のように構成された冷凍サイクルについて以下その
動作を説明する。

まず初めに冷媒分離をしない場合について説明する。

圧縮機11により圧縮された冷媒蒸気は凝縮器12により冷
却液化され、主絞り装置13で減圧された後、蒸発器14で
蒸発して圧縮機11へ戻る。ここで二方弁17を閉じ、二方
弁16を開くと、主絞り装置13の手前から分岐された液冷
媒は副絞り装置15で減圧され、分離器101に流入し、機
能膜103を透過せずにそのまま蒸発器14の入口に戻され
る。したがって、サイクル内を循環する冷媒はどの部分
においても充填比率に等しくなる。

次に冷媒分離を行う場合について説明する。

上記の状態から二方弁16を弁じ二方弁17を開くと、分岐
された冷媒は副絞り装置15で減圧され、分離器101に流
入し、機能膜103を透過しやすいＲ−22は二方弁17を介
して蒸発器14の入口に戻される。一方、機能膜103を透
過しにくいＲ−13B1は分離器101の高圧側空間ａに貯留
される。したがって主回路のＲ−13B1比率は低下し、Ｒ
−22比率が上昇する。

この時、分離器101の入口と透過冷媒側出口の圧力差Δ
Ｐが第一の設定値ΔP1よりさらに大きくなると機能膜10
3が損傷する。従って、差圧センサー19の出力信号ΔＰ
と設定電信号ΔP1をLSI18内蔵の比較手段により比較し
て、ΔＰ＞ΔP1になると選択手段により記憶手段の第一
の出力モードが選択され、副絞り装置15の弁開度を小さ
くするようにLSI18よりステップモータ駆動装置23に制
御信号が出力されΔＰを小さくする。

またΔＰが第二の設定値ΔP2より小さくなると選択手段
により記憶手段の第二の出力モードが選択され副絞り装
置15の弁開度を大きくするようにLSI18よりステップモ
ータ駆動装置23に制御信号が出力されΔＰを大きくす
る。

このように分離器101の入口と透過冷媒側出口の圧力差
ΔＰを検出し、その圧力差ΔＰを制御することにより機
能膜103の保護を図ることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、分離器の入口と透過冷媒側出口
の圧力差ΔＰを検出し、その圧力差ΔＰを制御すること
により機能膜の保護を図ることができるという効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷凍サイクル図、第
２図は本発明の冷凍装置の制御装置を具体化した制御回
路図、第３図は同制御装置を機能実現手段で表現したブ
ロック図、第４図は同制御装置のフローチャート図、第
５図は従来例における分離器の詳細断面図、第６図は従
来例における冷凍サイクル図である。 11……圧縮機、12……凝縮器、13……主絞り装置、14…
…蒸発器、15……副絞り装置、16,17……二方弁、19…
…差圧センサー、101……冷媒分離装置、103……機能
膜。

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 伸二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−238367（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、主絞り装置、蒸発器を環
   状に接続した主回路に複数種類の冷媒を封入した冷凍サ
   イクルにおいて、前記複数種類の冷媒の内の特定の冷媒
   の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置の入口
   を前記凝縮器出口と副絞り装置を介して接続され、前記
   冷媒分離装置の出口および、前記冷媒分離装置の透過冷
   媒側出口を二方弁を介して前記蒸発器の入口の間に接続
   して冷凍装置を構成し、さらに前記副絞り装置の絞り量
   を制御する制御装置を、前記冷媒分離装置の入口と透過
   側出口との差圧を検出し電気信号に変換する差圧検出手
   段と、前記差圧検出手段から出力された電気信号と設定
   電気信号と比較判定して制御信号を出力する比較手段
   と、前記副絞り装置の開閉を制御する出力モードを記憶
   した記憶手段と、前記比較手段から出力された制御信号
   により、前記記憶手段の出力モードの一つを選択する選
   択手段と、前記記憶手段の出力モードに従い前記副絞り
   装置の開閉を制御する出力手段により構成した冷凍装置
   の制御装置。