| 【発明の名称】 |
混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおける軽負荷時運転方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】横山 武
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| 【要約】 |
【課題】混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおいて、負荷が小さくて、エンジンを最低回転数で運転しても能力が余剰となる場合は、エンジンをＯＮ−ＯＦＦして制御しなければならなくなり、この場合には、エンジンの発停回数が増えて、効率の低下や耐久性の低下を招くという課題がある。
【解決手段】そこで本発明では、冷媒は高沸点成分と低沸点成分を有する混合冷媒とし、冷媒凝縮器を上流側と下流側の２つ設けると共に、上流側凝縮器３ａの下流側に蒸留器４を設け、蒸留器の冷媒液出口からの冷媒を膨張弁８を介して冷媒蒸発器９に導入し、冷媒蒸発器を経てコンプレッサ１に還流させる高沸点成分経路１０を構成すると共に、蒸留器の冷媒ガス出口からの冷媒を下流側凝縮器３ｂと膨張弁１１を経て蓄冷器１２に導入し、蓄冷材との間接熱交換を経てコンプレッサに還流させる低沸点成分経路１４を構成して運転を行うものとした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 コンプレッサと、冷媒凝縮器と、膨張弁と、冷媒蒸発器とを基本要素とするエンジン駆動の冷凍システムにおいて、冷媒は高沸点成分と低沸点成分を有する混合冷媒とし、冷媒凝縮器を上流側と下流側の２つ設けると共に、上流側凝縮器の下流側に蒸留器を設け、蒸留器の冷媒液出口からの冷媒を膨張弁を介して冷媒蒸発器に導入し、冷媒蒸発器を経てコンプレッサに還流させる高沸点成分経路を構成すると共に、蒸留器の冷媒ガス出口からの冷媒を下流側凝縮器と膨張弁を経て蓄冷器に導入し、蓄冷材との間接熱交換を経てコンプレッサに還流させる低沸点成分経路を構成して運転を行うことを特徴とする混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおける軽負荷時運転方法【請求項２】 混合冷媒は、フロン冷媒Ｒ３２，Ｒ１２５，Ｒ１３４ａの３種混合冷媒であるＲ４０７Ｃであることを特徴とする請求項１記載の混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおける軽負荷時運転方法【請求項３】 エンジンの排熱を蒸留器の加熱源として利用することを特徴とする請求項１記載の混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおける軽負荷時運転方法 |
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおける軽負荷時運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フロン冷媒を使用する空調用等の冷凍システムは、周知のように、コンプレッサと、冷媒凝縮器と、膨張弁と、冷媒蒸発器とを基本要素とするものであり、冷媒として、従来はフロン冷媒Ｒ２２が多用されていたが、オゾン層破壊等の要因により、今後は、例えばフロン冷媒Ｒ３２，Ｒ１２５，Ｒ１３４ａの３種混合冷媒であるＲ４０７ＣがＲ２２の代替品として使用される。即ち、代替冷媒Ｒ４０７Ｃは、高沸点成分（Ｒ１３４ａ）と低沸点成分（Ｒ３２，Ｒ１２５）の混合物である。
【０００３】一方、このような冷凍システムをエンジン駆動のコンプレッサで動作させる場合、その能力の調節は、エンジンの回転数を負荷に応じて制御し、コンプレッサの回転数の制御により冷媒循環量を調節して行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】負荷が小さくて、エンジンを最低回転数で運転しても能力が余剰となる場合は、エンジンをＯＮ−ＯＦＦして制御しなければならなくなり、この場合には、エンジンの発停回数が増えて、効率の低下や耐久性の低下を招くという課題がある。本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決するために本発明では、コンプレッサと、冷媒凝縮器と、膨張弁と、冷媒蒸発器とを基本要素とするエンジン駆動の冷凍システムにおいて、冷媒は高沸点成分と低沸点成分を有する混合冷媒とし、冷媒凝縮器を上流側と下流側の２つ設けると共に、上流側凝縮器の下流側に蒸留器を設け、蒸留器の冷媒液出口からの冷媒を膨張弁を介して冷媒蒸発器に導入し、冷媒蒸発器を経てコンプレッサに還流させる高沸点成分経路を構成すると共に、蒸留器の冷媒ガス出口からの冷媒を下流側凝縮器と膨張弁を経て蓄冷器に導入し、蓄冷材との間接熱交換を経てコンプレッサに還流させる低沸点成分経路を構成して運転を行うという混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおける軽負荷時運転方法を提案するものである。
【０００６】このような本発明において使用する混合冷媒としては、例えば上述したとおりフロン冷媒Ｒ３２，Ｒ１２５，Ｒ１３４ａの３種混合冷媒であるＲ４０７Ｃとすることができる。
【０００７】また本発明では、前記の構成において、エンジンの排熱を蒸留器の加熱源として利用することを提案する。
【０００８】以上の本発明によれば、軽負荷時においては、蒸留器を経て分離した低沸点成分を下流側凝縮器と膨張弁を経て蓄冷器に導入して蓄冷材への蓄冷に供し、蒸留器を経て分離した高沸点成分を膨張弁を経て蒸発器に導入することにより、蒸発器において負荷に応じた冷熱を発生させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図１を参照して説明する。図１は本発明の運転方法を適用して室内の冷房を行っている場合の冷凍システムの経路構成を示すものである。符号１はコンプレッサで、このコンプレッサ１はガス等を燃料とするエンジン２により駆動する構成である。符号３は冷媒凝縮器で、この冷媒凝縮器は、上流側冷媒凝縮器３ａと下流側冷媒凝縮器３ｂとから構成している。そしてこれらの冷媒凝縮器３ａ，３ｂ間に蒸留器４を配置している。即ち、蒸留器４は冷媒入口５と、冷媒液出口６と、冷媒ガス出口７とを有し、上流側冷媒凝縮器３ａの下流側に冷媒入口５、下流側冷媒凝縮器３ｂの上流側に冷媒ガス出口７を夫々接続している。そして冷媒液出口６は膨張弁８を介して蒸発器９に接続され、この蒸発器９からコンプレッサ１に還流する高沸点成分経路１０が構成されている。一方、下流側冷媒凝縮器３ｂの下流側は膨張弁１１を介して蓄冷器１２の熱交換部１３に接続され、この熱交換部１３からコンプレッサ１に還流する低沸点成分経路１４が構成されている。蓄冷器１２内には氷水スラリー等の適宜の蓄冷材１５が充填されている。一方、蒸留器４内には熱交換部１６が設置されており、この熱交換部１６にはエンジン２の排熱を回収した温水を循環させる構成としている。尚、図中符号１７はファン、１８は室内機を示すものである。
【００１０】以上の構成において、上記経路構成における動作を説明すると次のとおりである。まずコンプレッサ１から出た混合冷媒は、まず上流側凝縮器３ａにおいて冷却され、主として高沸点成分が凝縮する。次いで冷媒は冷媒入口５から蒸留器４内に導入されて、高沸点成分を主成分とする冷媒液はそこに溜まり、低沸点成分を主成分とする冷媒ガスは冷媒ガス出口７から流出する。蒸留器４内に溜まっている冷媒液はエンジン２の排熱を熱源とする加熱コイル１６によって加熱され、冷媒液中に含まれる僅かな低沸点成分が再蒸発し、冷媒ガス出口７から流出する。このように、蒸留器４では、エンジン２の排熱を利用することにより、高沸点成分を主成分とする冷媒液と低沸点成分を主成分とする冷媒ガスが効率的に高度に分離される。
【００１１】上述したとおり、蒸留器４において分離された高沸点成分を主成分とする冷媒液は経路１０を流れ、室内機１８に導入される。室内機１８に導入された冷媒液は、膨張弁８を経て蒸発器９において蒸発し、その際に発生する冷熱により室内を冷房する。次いで経路１０を経てコンプレッサ１に還流する。
【００１２】一方、蒸留器４において分離された低沸点成分を主成分とする冷媒ガスは、冷媒ガス出口７から流出して下流側凝縮器３ｂに至り、ここで完全に液化された後、膨張弁１１を経て蓄冷器１２に導入される。こうして、低沸点成分を主成分とする冷媒液は、蓄冷器１２内の熱交換部１６において蒸発し、その際に発生する冷熱により蓄冷材１５を冷却し、即ち、この蓄冷材１５に蓄熱を行う。そして蓄冷器１２の熱交換部１６において蓄冷に供された冷媒ガスは、経路１４を経てコンプレッサ１に還流する。以上の蓄冷動作では、等圧下においては低沸点成分の蒸発温度の方が、高沸点成分の蒸発温度に比べて低いので、蓄冷材１５にはより低い温度で、効率的に蓄冷が行われる。
【００１３】以上のように蓄冷器１２の蓄冷材１５に蓄冷され冷熱は、室内等の冷房負荷が大きい時に、適宜の方法、例えば蓄冷器１２内に、冷房負荷と間接的に熱交換する熱交換部を設ける等の方法を用いて取り出して冷房に供することができる。そしてこのように冷房負荷が大きい場合には、下流側凝縮器３ｂを経て液化した低沸点成分を主成分とする冷媒液を、蒸留器４からの高沸点成分を主成分とする冷媒液に合流させて室内機１８に供給することにより、室内の冷房に供することができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明は以上のとおり、混合冷媒を使用したエンジン駆動の冷凍システムにおいて、軽負荷時には、余剰の能力により蓄冷を行うので、エンジンをＯＮ−ＯＦＦして制御する必要がなくなり、エンジンの発停回数が増えることによる効率の低下や耐久性の低下を招くことを防止することができるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２０２６２
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年８月１４日（１９９８．８．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１１０２
【弁理士】
【氏名又は名称】三觜 晃司
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| 【公開番号】 |
特開２０００−５５４８７（Ｐ２０００−５５４８７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２２９６５４ |
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