[发明专利]利用非共沸混合致冷剂的制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用非共沸混合致冷剂的制冷装置，具体地说，涉及防止在液体致冷剂配管中产生闪蒸气体、同时提高蒸发器中的热交换性能、提高制冷系数的合适的制冷装置。

背景技术

作为氟利昂的替代致冷剂，提出了各种致冷剂的方案，例如，在专利文献1中，作为替代致冷剂，揭示了使用HFC系的R404A或者R507的制冷装置。这种替代的致冷剂，由于致冷剂的物理性质，存在着不得不增加致冷剂循环量，在液体配管中压力损失增大，液体配管中容易发生闪蒸气体的问题。因此，在专利文献1中，提出了这样的方案，即，利用由蒸发器蒸发的气体致冷剂，适当地过冷却由冷凝器冷凝的液体致冷剂，防止液体配管中发生闪蒸气体，稳定地保持运转状态。

另一方面，在专利文献2中，提出了以下的方案，即，在利用非共沸混合致冷剂的制冷装置中，为了良好地保持蒸发器的传热性能、改善制冷系数(COP)，设置致冷剂热交换器，该致冷剂热交换器利用被冷凝器冷凝、流入膨胀阀的液体致冷剂，使被蒸发器蒸发的气体致冷剂过热。借此，使蒸发器出口的致冷剂的干燥度在0.95以下进行运转，良好地保持蒸发器的传热性能，另一方面，利用致冷剂热交换器使蒸发器出口的致冷剂过热，使压缩机入口的致冷剂的干燥度在1.0以上。在专利文献3中也记载了同样结构的制冷装置。在专利文献3中，即使在使用沸点不同的多种致冷剂构成的非共沸混合致冷剂的情况下，也能够可靠地用液体充满蒸发器的内部，可靠地防止蒸发器内的致冷剂的偏流。

【专利文献1】特开平9-196480号公报

【专利文献2】特开2000-8125号公报

【专利文献3】特开2005-83608号公报

发明内容

但是，在专利文献1～3所记载的现有技术中，对于冷凝器出口的致冷剂状态，在使用由沸点不同的多种致冷剂构成的非共沸混合致冷剂的情况下，能够可靠地用液体充满蒸发器的内部。

本发明所要解决的课题是，在使用具有在同一压力条件下的液体致冷剂温度比气体致冷剂温度低的温度梯度的非共沸混合致冷剂的情况下，通过进行大的过冷却，使蒸发器的入口温度降低，加大蒸发器内的介质与致冷剂温度差，借此提高蒸发器的传热性能。

本发明以制冷装置作为对象，所述制冷装置包括：压缩机，该压缩机对气体致冷剂进行压缩；冷凝器，该冷凝器冷却由所述压缩机压缩的高温高压的气体致冷剂以使之冷凝；膨胀阀，所述膨胀阀将由所述冷凝器冷凝的液体致冷剂减压；以及蒸发器，所述蒸发器使被所述膨胀阀减压的液体致冷剂蒸发，产生冷、热；所述制冷装置利用非共沸混合致冷剂形成制冷循环，所述制冷循环将被所述蒸发器蒸发的气体致冷剂返回到前述压缩机。

并且，为了解决上述课题，设置使由冷凝器冷凝的液体致冷剂与由蒸发器蒸发的气体致冷剂进行热交换的对向流式的液体-气体热交换器，该液体-气体热交换器以如下方式形成，即，将被冷凝器冷凝的液体致冷剂冷却到液体致冷剂不会发生闪蒸的过冷却度，并且，将被蒸发器蒸发的气体致冷剂过热到干燥度达到1.0以上。另外，以下述方式形成蒸发器，即，使从该蒸发器排出的气体致冷剂的干燥度不足1.0，优选在0.95以下。

根据本发明，由于利用液体-气体热交换器将从冷凝器排出的液体致冷剂(两相致冷剂)冷却到不发生闪蒸的过冷却度，所以，即使液体致冷剂配管中的压力损失大，也可以使液体致冷剂的温度比蒸发温度低，可以防止闪蒸气体的产生。另外，由于以蒸发器出口的气体致冷剂的干燥度不足1.0、优选在0.95以下的方式形成液体-气体热交换器与蒸发器的热平衡，所以，可以在蒸发器内充满液体致冷剂，提高蒸发器的传热性能。而且，由于从蒸发器排出的干燥度不足1.0、优选在0.95以下的气体致冷剂被液体-气体热交换器过热到干燥度在1.0以上，所以，可以防止由于压缩机进行液体压缩而引起的损伤。进而，由于通过蒸发器中的蒸发温度的上升，可以使压缩机的吸入压力上升，缩小压缩机的吸入和排出的压力比，所以，可以提高压缩机的效率。

在上述情况下，优选地，设置干燥度检测机构和控制机构，其中，所述干燥度检测机构检测前述蒸发器的出口的气体致冷剂的干燥度，所述控制机构以使所检测出来的干燥度设定在不足1.0、优选在0.95以下的设定值控制前述膨胀阀。

另外，关于非共沸混合致冷剂，可以采用具有在同一压力条件下的液体致冷剂温度比气体致冷剂温度低的温度梯度的非共沸混合致冷剂。借此，可以使从蒸发器流入到液体-气体热交换器的气体致冷剂的温度更接近从冷凝器排出的液体致冷剂的温度，可以使蒸发温度进一步上升，提高性能。