JPS62252870A - 冷凍又はヒ−トポンプサイクルにおける冷媒流量制御方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍またはヒートボンブリ“イクルにおける
冷媒流量の制御方法に関する。

（従来の技術） 従来、冷凍ザイクル又はヒートポンプサイクルにおいて
は、冷媒の膨脹過程は、膨張弁（減圧弁）の絞り弁作動
か、乾式サイクルにおける絞り式自動膨張弁を使用して
いる。前古は、満液式、乾式の何れの方式もとれるが、
手動にせよ自動にせよ液量の１ｉｌｌｌＯが困難で、満
液のため液バツクの危険があり、後者は乾式のため制御
はよいが、ドライのため伝熱効率は悪り、蒸発器は大と
なり、過熱度が大となり能力を低下させる欠点がある。

そもそも膨張弁による冷媒噴出１は高圧と低圧どの差圧
に関係し、その差圧が夏季と冬季とで異り、液洛のＲｉ
ｌ＋御は差圧変動によって難しく、確実性に乏しい欠点
がある。そのために、乾式蒸発器の方式を採らざるを得
す、絞り式自動膨張弁を使用しており、したがって伝熱
効率及び制御性が悪く、前記絞り式自動膨張弁もコス１
−が高く大型となり、制御機皿もコスト高となっている
。

（発明が解決しようとする問題点） 従来技術においては、前記のように種々の問題点があり
、最良伝熱効果を上げる湿式蒸発器の冷媒液量の完全な
制御方式がないという現状であつ　ｌこ　。

本発明はこれに鑑みてなされたもので、蒸発器が乾式、
満液式の何れであっても、液冷媒を負荷に応じて最適ｍ
に制御することによって前記の問題点を除去する方法を
得ることを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の冷凍又はヒートポンプサイクルにおける冷媒流
ｆｆｌ　ｔ、ＩＩ　Ｉ１１方法は前記の問題点を解決す
るために次の手段により構成される。

第１の発明 容積型二相流の１ａ脹機を誘導機と連結し、前記誘導機
の回転を電気的に変換制御し、前記誘導機を発電機とし
て作動させて前記制御に応じて動力を回収させ動ツノの
軽減を品Ｉると共に、膨脹過程における冷媒流量の制御
を行う。

第２の発明 容積型二相流の膨＠機を誘導機と連結し、前記誘導機の
回転を電気的に変換制御し、前記誘導様を発電機として
作動させて動力を回収させ、動力の軽減を削ると共に１
、ＩＥＩｉ脹過程における冷媒流ｍの制御を行って低圧
受液器内の冷媒液レベルを制御する一方、分離器内の冷
媒液を負荷部との間で循環させる液再循環型サイクルに
おける容積型液ポンプを電動機と連結し、前記電動機の
回転を電気的に変換制御し、それにより冷媒流ｍの制御
を行う。

第３の発明 絞り弁により冷媒液の膨張を行って低圧受液器内に導入
し、低圧受液器内の冷媒液を負荷部との間で循環させる
液再循環型シイクルにおける容積型の液ポンプを１８機
と連結し、前記電！ＪＪ機の回転を電気的に変換制御し
、それにより冷媒流量の制御を行う。

〈作用） 冷凍又はヒートポンプサイクルにおける負荷等の変動に
応じて誘導機を電気的に制御することにより、誘導機に
連結される容積型である膨脹機及び又は電ａＩ１１の回
転を制御することによって、負荷に対する供給冷媒ｍが
迅速かつ正確に制御されて負荷の変化に即応できるとと
もに、回転に応じて動力回収を適宜に行うことができる
。

（実施例） 第１図は本発明の方法を遂行する第１の実論例であって
、１は圧縮機、２は凝縮器、３ａはスクリュー型二相流
の膨ｒｆｆＸｎ、４は蒸発器、７ａは膨脹機３ａ１．：
３’ｆｌ結される誘導機、９ａは誘導機７ａを制御づ゛
る周波数変換器である。

圧縮１１により圧縮された冷媒は凝縮器２において放熱
負荷１Ｇににって冷却されて凝縮し、液管１２を経て高
圧液の入口ボート１９から１影服機３ａへ流入して＃、
広し、誘導機７ａが充電機として触いて、従来の絞り弁
方式のものでＷ　ＩＥ　Ｉｎ失として失われていたエネ
ルギーを動力として回収し、排出口２０から流量し連通
管１３を通って、蒸発器４へ流入し吸熱作用を遂行し、
熱肖荷１１の要求に応する。なお従来技術では液管１２
の冷媒液は液管１８の膨脂弁３により減圧膨張して熱発
器４に流入するように作動した。

膨脹機３ａに流入した高圧液は低圧フラッシュガスにＩ
ｆ！服する圧力によりその圧力エネルギーを回収エネル
ギーに変換され、直結する誘導１１ｉ７ａが発電機とし
て動いてその回転エネルギーを電気に変換しこれを商用
電源２５に回収させる。周波数変換器９ａは、誘導機７
ａと商用電源２５との間に介在しており、変換周波数に
対する誘導機７ａの同期速度を商用周波数以上になるよ
うに変換周波数を調整させるものとなっている。

すなわち、変換周波数は負荷、冷媒の温度Ｔ又は圧力液
の過熱度Ｔ等の負荷変動をあらかじめ所望の温度に調節
指令する調節計２３により検知し、負荷に応じての制御
は誘導機７ａを発ｉＩ機として動力を商用電源２５側に
回収させ、ｌ１５ｒ＆弁３ａを通じて流量される冷媒量
を回転数により比例的に調節可能どしたらのである。

第２図は本発明の方法を遂行する第２の実施例であって
、いわゆる液再循環型サイクル（液ポンプ方式）の冷凍
勺イクルである。第１図と同じ循環系であるＡサイクル
に液ポンプ方式の循環系であるＢす゛イクルが組み合さ
れた形式となっている。

第１図と同一符号のものは同等の部分を表わしているの
でその説明を省略する。

５は低圧受液器、６は容積型液ポンプ、８は電動機、９
ｂ、　９ｃは周波数変換器である。液管１２を流れる高
圧の冷媒液は高圧液の入口ボート１９が膨張１１３ｂへ
流入して膨張し、誘導機７ｂが発電機として働いて動力
を回収し、門出口２０がら流量し、連通管１３を通って
低圧受液器５へ流入する。調節計２６は低圧受液器５の
冷媒液レベルを一定に制御するためのものであって、該
冷媒液レベルの上下に応じて周波数変換器９ｂにより周
波数を制御して誘導機７ｂの回転を制御するように動作
する。

Ｂυイクルにおいて、低圧受液器５の冷媒液は、液管１
４を経て入口２１より容積型液ポンプ６に流入し、出口
２２から流量して蒸発器４に導入されて熱負荷１７によ
り蒸発作用を遂行した後、連通管１５から再び低圧受液
器５に戻る。容積型液ポンプ６は電動ｎ８と商用７［２
５との間に入れられた周波数変換器９Ｃにより、インバ
ーター制御を行う。

すなわち、冷媒の温度、圧力又は負荷側の温度に応じて
調節計２７を動作させ周波数変換器９Ｃにより周波数を
制御して電動機８の回転を制御し容積型液ポンプ６の回
転を制御して蒸発器４に供給する冷媒液の呈を調部する
。容積型液ポンプはスクリュー型であれば流漬計に相当
する精度の高い吐出Φが保証できる。

なお、第２図の実施例のものにおいては、低圧受液器５
の冷媒液レベルの制御と蒸発器４における熱負荷制御と
は両者が互いに比例的に変化するものの制御であるので
、容積型液ポンプ６と膨張１ｆｉ３ｂとを同軸にし、誘
導機７ｂと電動機８とを共通にして誘導機７Ｃとし、し
たがって調節計２６．２７及び周波数変換器９ｂ、　９
ｃもそれぞれ共通にして調節器２８及び周波数変換器９
ｄとし第３図のようにして実施することらできる。

また、第１図ないし第３図の実施例においては、９ａな
いし９ｄを周波数変換器としたが、このようなインバー
タ一方式に限られるものでなく、誘導機７ａないし７Ｃ
及び電動ｌ１１８の回転を電気的に変換制御できるもの
であればよく、セルビラ・ス方式、ツイン・チョッパ一
方式等の可変速制御器を使用することもできる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、容積型二相流の膨脹機を仝聞運
転するに際しても最大の発電力を１７ることができると
ともに、匍記膨脹機及び又は液ポンプの回転をそれらに
３！Ｉ！枯される誘導機を電気的に変換制御することに
よって制御するようにしたから、０荷等に応じて自動的
に迅速かつ正確に供給冷媒の液ｍを調節することができ
る。したがって湿式の場合においても液バツクの起らな
い冷媒の調節ができる。又誘導機の動力も小さくするこ
とができる。

膨張弁（絞り弁）による制御は故旧制御を正確に行うこ
とはできないし、絞り式自動膨張弁においては乾式シス
テムとなるので伝熱効率は湿式に比べて低いという従来
の膨脹過程に、湿式でその負荷変動に応じて適切な液量
の正確な制御ができる。

また、膨脹機として容積型二相流のものを使用している
のでこれを翼壁タービンとした場合に比べて熱効率の上
でも良好な結果を奏せしめることができる。すなわち、
第４図において、翼壁タービンを用いるときは０点であ
り、Ｉｌｌ弁を用いればＧ点にすることができるが、容
積型二相流の膨脹機を使用すると該膨脹機内における気
液混合体の作動が効率にり良好に行われる結果、高圧冷
媒液の膨脹過程をＦＤのようにすることができることに
なり、翼壁タービンを用いる場合に比べてＧＤ分だけ動
力回収が増加さると同時に（ｉＧ−ｉＤ）分だけザイク
ルによって汲み上げられる熱量を大きくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の方法を実施するためのそ
れぞれ異なる実施例のフローシートダイヤグラムであり
、第４図は本発明の方法による効果を説明するためのＰ
−ｉＧ図である。 ３ａ、　３ｂ・・膨脹機、５・・低圧受液器、６・・容
積型液ポンプ、７ａ、　７ｂ、　７ｃ・・誘導機、８・
・電動機、９ａ、　９ｂ、　９ｃ、　９ｄ・・電気的な
変換制御器としての周波数変換制御器。 ｂ 手続判１１正四（自発） 昭和６１年０５月２７日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第９４０２６号 ２、発明の名称 冷凍又はヒートポンプサイクルにおける冷ＩＲ流■制御
方法３、補正をするち 事（’ｔとの関係　特許出願人 株式会社萌川製作所 ４、代理人 東京都新宿区新宿４丁目３番２２号（′！２＃、ビル）
　　　　　　　　１電話　０３−３５２−１５６１　　
（代）５、補正命令の日付　な　し ７、補正の内容 （１）明細書第７頁末行の「膨張弁３ａＪを、「膨１脹
礪３ａＪと訂正する。 （２）明細書第８頁第１行から第２行の「比例的に調節
可能としたものである。」の次に、「なお、膨［ｆｉ３
ａを複数台設け、台数制御運転を併せ行うことも勿論可
能である。」を加入する。 ａ和６１年５月２７０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）容積型二相流の膨脹機を誘導機と連結し、前記誘
   導機の回転を電気的に変換制御し、前記誘導機を発電機
   として作動させて前記制御に応じて動力を回収させるこ
   とにより、膨脹過程における冷媒流量の制御を行うこと
   を特徴とする冷凍又はヒートポンプサイクルにおける冷
   媒流量制御方法。
2. （２）容積型二相流の膨脹機としてスクリュー型二相流
   の膨脹機を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の冷凍又はヒートポンプサイクルにおける冷媒流
   量制御方法。
3. （３）容積型二相流の膨脹機を誘導機と連結し、前記誘
   導機の回転を電気的に変換制御し、前記誘導機を充電機
   として作動させて動力を回収させることにより、膨脹過
   程における冷媒流量の制御を行つて低圧受液器内の冷媒
   液レベルを制御する一方、低圧受液器内の冷媒液を負荷
   部との間で循環させる液再循環型サイクルにおける容積
   型液ポンプを電動機と連結し、前記電動機の回転を電気
   的に変換制御し、それにより冷媒流量の制御を行うこと
   を特徴とする冷凍又はヒートポンプサイクルにおける冷
   媒流量制御方法。
4. （４）絞り弁により冷媒液の膨脹を行つて低圧受液器内
   に導入し、分離器内の冷媒液を負荷部との間で循環させ
   る液再循環型サイクルにおける容積型液ポンプを電動機
   と連結し、前記電動機の回転を電気的に変換制御し、そ
   れにより冷媒流量の制御を行うことを特徴とする冷凍又
   はヒートポンプ、サイクルにおける冷媒流量制御方法。
5. （５）容積型二相流の膨脹機又は容積型液ポンプが軸封
   装置、を必要としないキャンド型誘導機と一体であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の何
   れかに記載の冷凍又はヒートポンプサイクルにおける冷
   媒流量制御方法。