JP2001255023A - 蒸気圧縮式冷凍サイクルの効率増加方法および高効率冷凍システム - Google Patents

蒸気圧縮式冷凍サイクルの効率増加方法および高効率冷凍システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は1つ以上のボルテックスチューブを使
用して蒸気圧縮式冷凍サイクルの効率を増加させる方法
及び高効率冷凍システムを供給する。 【解決手段】蒸気圧縮式冷凍システムにおいて、ボルテ
ックスチューブは飽和蒸気状態の冷媒を一部液体状態の
冷媒に変換させる。冷凍システムの効率はボルテックス
チューブを蒸発器の前端に設けることにより、増加させ
ることができる。ボルテックスチューブをコンデンサー
の入口から全体のコンデンサーの約1/4の地点で設ける
ことにより、冷凍システムの効率をさらに増加させるこ
とができ、また、蒸発器の前後にボルテックスチューブ
を設けることにより、冷凍システムの性能をさらに向上
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全般的に高効率冷
凍システムに係り、より詳しくは1つ以上のボルテック
スチューブ(vortex tube)を使用して、冷凍システムの
効率を向上させる冷凍システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】冷凍システムは、通常、配管を介し互い
に接続されて、閉ループシステムを形成する4つの主要
部品からなる。4つの主要部品は圧縮器、コンデンサ
ー、膨張装置、蒸発器である。冷媒は４つの主要部品を
通して循環し、圧力及び温度が上がったり下がったりし
ながら作動するようになる。
【０００３】冷媒は冷凍システムで続けて循環するが、
冷凍サイクルの主要段階は圧縮器を介する冷媒の圧縮段
階、コンデンサーにおける熱放出段階、蒸発装置におけ
る絞り縮む(throttling)段階、蒸発器における熱吸収段
階である。この過程は蒸気圧縮式の冷凍システムとも称
する。
【０００４】蒸気圧縮式冷凍システムは生活空間と、車
両、飛行機などの空間の温度を下げて湿気を除去する冷
房装置、冷凍器、熱ポンプ(heat pump)として使用する。
理想的な冷凍サイクルで、冷媒は圧縮器に飽和蒸気状態
で流入され圧縮され、吐出されるが、この時、冷媒の温
度は圧力とともに上昇するようになる。圧縮器の出口の
冷媒は加熱蒸気状態になってコンデンサーに流入され
る。通常のコンデンサーは配管を介して多数の列(row)
に構成され、外部に熱を効果的に放出する形態で構成さ
れる。この時、金属からなるフィン(fin)などをコンデン
サーに取り付けて熱伝達を促進することもある。熱がコ
ンデンサーから放出されながら、コンデンサー内の冷媒
は飽和液に変わることになる。
【０００５】コンデンサーから出る冷媒は膨張装置に流
入され、膨張装置は冷媒の圧力を低くし、よって冷媒の
温度が下がり、この時、冷媒は飽和液で蒸気と液体が混
じた飽和状態に変わる。膨張装置から出る冷媒は蒸発器
に流入されるが、一般に蒸発器の入口における冷媒は質
量の基準で約20%の蒸気及び80%の液体状態である。
【０００６】蒸発器はコンデンサーと類似する形を有す
る、蒸発器内の冷媒は冷凍空間から熱を吸収して飽和蒸
気になり、圧縮器に流入されながらサイクルを構成す
る。このとき、圧縮器における圧力を吸入圧力という。
【０００７】冷凍サイクルの効率は、蒸発器で吸収され
た熱(heat)量と圧縮器に供給された仕事(work)量の比で
あるエネルギー効率比(energy-efficiency ratio：EER)
で、次のように定義される。 EER＝蒸発器吸熱量／圧縮器仕事量
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は冷凍サイクルの効率を増加させることにより、冷
凍システムの効率を増加させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】効率の増加は冷凍サイク
ルの特定位置で蒸気状態の冷媒を液体状態に効果的に変
換することにより達成される。本発明では、膨張装置の
出口と蒸発器の入口との間にボルテックスチューブを設
けて蒸発器に流入される冷媒の液体の比率を増加させ
る。蒸発器における吸熱は液体状態の冷媒が蒸発される
とき発生するため、蒸発器に流入される冷媒の液体の比
率を増加させると、蒸発器における吸熱量が増加され、
よってEERが増加し、且つ、蒸発器を小型にする。
【００１０】冷凍システムの効率を増加させるさらに他
の方法は、コンデンサーの途中にボルテックスチューブ
を設けることである。本発明の好適な実施の形態におい
て、ボルテックスチューブの位置はコンデンサーで過熱
蒸気が飽和蒸気に変わる地点であり、大略コンデンサー
の入口から全体コンデンサーの1/4の地点である。ここ
に位置するボルテックスチューブも蒸気状態の冷媒を一
部液体状態の冷媒に変換させることにより、コンデンサ
ーのサイズを小さくすることができ、圧縮器の吐出圧力
を下げることのより、冷凍システムの効率を増加するこ
とができる。さらに、圧縮器の前後にボルテックスチュ
ーブを設けることにより、冷凍システムの効率をさらに
向上すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明に対する、詳しい説明を明
確にするために特定の用語が使用されているが、これは
説明の便宜上のことであり、本発明の目的に関って使用
され得る全ての用語を幅広く意味する。
【００１２】本発明の好適な実施の形態を添付の図面を
参照して下記に詳細に説明し、図面において本発明によ
る冷凍システムの参照番号を参照番号（10）に示す。
【００１３】図１は、通常の冷凍システムを示してい
る。冷凍システムは、圧縮器（12）、コンデンサー（1
4）、膨張装置（16）、蒸発器（18）を含み、これらの
主要部品と附随部品は銅管（19）で連結されている。
【００１４】冷凍システムは閉ループ回路を構成し、冷
媒はこれらの部品を通過して循環する。現在、一般的に
使用されている冷媒はR12、R22、R134a、R407C、R410
a、アンモニア、二酸化炭素、天然ガスなどがある。冷
媒は冷凍システムを介して連続的に循環し、冷凍システ
ムの主要段階は圧縮器における冷媒圧縮段階、コンデン
サーにおける放熱段階、膨張装置における減圧段階、蒸
発器における吸熱段階である。上述したように、このよ
うなサイクルは蒸気圧縮式冷凍サイクルと称する。
【００１５】図２は、温度―エントロピー線図を示す図
面である。図２のポイント2で冷媒は過熱蒸気になり、
この過熱蒸気状態の冷媒がコンデンサーで熱を放出しな
がら、飽和蒸気（ポイント2a）になった後、続けて熱を
放出して飽和液状態(ポイント3)になる。冷媒が膨張装
置を通過した後、冷媒は質量基準で大略20％の蒸気及び
80％の液体混合状態(ポイント4)になり、蒸発器で冷媒
は熱を吸収して飽和蒸気状態(ポイント1)になり、この
時、圧力は圧縮器の吸入圧力になる。
【００１６】冷凍サイクルの効率は蒸発器における吸熱
量と圧縮器を駆動するための仕事比と定義され、熱ポン
プもこれと類似に定義されることができる。蒸発器にお
ける吸熱量は主に蒸発器の入口で冷媒の液体分率により
決定され、圧縮器の仕事は圧縮器吸入圧力と吐出圧力に
より決定される。圧縮器の入口における圧力を圧縮器吸
入圧力と言い、圧縮器の出口における圧力を圧縮器吐出
圧力と定義する。使用される冷媒によって圧縮器の吐出
圧力は約170PSIGから約450PSIG(14.7PSIG…約1気圧)以
上まで使用する。
【００１７】圧縮比は圧縮器の吐出圧力と吸入圧力の絶
対圧比率と定義され、圧縮比が高い場合、圧縮器の効率
は落ちることになり、圧縮器を作動するのに必要な仕事
量は多くなる。また、吐出圧力が高くなると、圧縮器内
の潤滑油が燃焼され、圧縮器に致命的な損傷を与えられ
ることになる。圧縮器が高い圧縮比で作動されると、冷
凍を目的とする空間が要求する温度で作動できなくな
り、圧縮器の効率が低下され、圧縮器を駆動するために
さらに多くの仕事(一般的に電力)を供給する必要があ
り、機械的な磨耗などにより圧縮器の寿命が短くなる。
【００１８】蒸発器はコイルあるいは板状の熱交換器で
あり、冷凍(冷房)が要求される空間から熱を吸収する役
割をする。冷凍システムの冷媒が熱を吸収するためには
冷媒の温度が冷凍(冷房)しようとする空間の温度より低
くなければならない。膨張装置で圧力が減少され蒸発器
に流入される冷媒は、一般的に質量基準の約20％の蒸気
と80％の液体混合物からなり、この中で蒸発器における
吸熱はほとんど液体の蒸発により行われる。すなわち、
蒸気状態の冷媒は蒸発器の吸熱過程で全く使用されな
い。
【００１９】図３に示すように、本発明はボルテックス
チューブ(20)を膨張装置(16)と蒸発器(18)との間に設け
て使用する。ボルテックスチューブ(20)は蒸発器の入口
の蒸気状態の冷媒の一部分を液体に変換し、このように
変換された液体は蒸発器で追加して対象空間からの熱を
吸収することになり、冷凍システムの効率(EER)を増加
させる。ボルテックスチューブは他の分野ではよく知ら
れているが、冷凍システムではほとんど適用していな
い。
【００２０】図４に示すように、ボルテックスチューブ
(20)は圧縮空気を低温と高温の空気に分離する装置であ
り、内部に作動部位がない。
【００２１】図５はボルテックスチューブの作動原理を
示している。高圧の空気がボルテックスチューブ(20)の
一端部(入口(22))でチューブの接線方向に流入される
と、ボルテックスチューブ(20)の中で激しいボルテック
ス流動を形成することになり、チューブの中心側に低温
の流動と壁面側に高温の流動に分離する。壁面側の流動
で流動の回転方向速度は半径に反比例することになる。
ボルテックスチューブ内における圧力は中心側で一番低
く、壁面側に行くほど高くなる。
【００２２】冷凍システムに適用される本発明では高圧
の空気代わりに冷媒を使用する。蒸気状態の冷媒は圧縮
性の物体であるため、ボルテックスチューブの内におけ
る圧力と温度分布は一般のボルテックスチューブのよう
に作動することになる。
【００２３】本発明でボルテックスチューブは蒸気状態
の冷媒を一部液体に変換させるために、最大の効果を期
することのできる蒸発器付近に配置することができる
が、図３に示すように、本発明の好適な実施の形態では
冷凍システムの製造コストを低減するために蒸発器の前
端に設けた。しかし、蒸気状態の冷媒をさらに効果的に
液体に変換させるために蒸発器の途中に設けることも可
能である。
【００２４】冷凍システムのコンデンサー(14)は蒸発器
と類似する形の熱交換機として熱を放出して、過熱蒸気
状態の冷媒を液体に変換させることに使用する。図１に
示すように、冷媒は過熱蒸気状態でコンデンサー(14)に
流入され、大略入口から1/4地点で飽和蒸気になり、熱
を続けて妨出、ほぼ一定の圧力で液体に相(phase)変化
する。
【００２５】冷媒がコンデンサーで熱を放出するために
は冷媒の温度が熱を放出しようとする周辺の温度より高
くなければならないが、これは圧縮器(12)で冷媒の圧力
を高くすることにより可能になる。蒸気状態の冷媒温度
は圧力と密接な関係にあるため熱を放出するコンデンサ
ーの性能は圧縮器の作動に重要な要素になる。コンデン
サー(14)が熱を効果的に放出しない場合、冷凍システム
の作動に必要な熱を放出させるためには圧縮器(12)の吐
出圧力をさらに高くしなければならない。
【００２６】図６に示すように、ボルテックスチューブ
を使用する本発明の他の実施の形態ではボルテックスチ
ューブ(29)をコンデンサーに取り付いて、蒸気状態の冷
媒を液体に変換することにより、コンデンサーの性能を
高めることである。コンデンサーの入口から大略1/4の
地点を(14A)と表示し、残りのコンデンサーの部分を(14
B)と表示する。
【００２７】図７に示すように、本発明の好適な実施の
形態ではコンデンサーの入口から大略1/4の地点でボル
テックスチューブ(29)を取り付けるものであり、コンデ
ンサーの入口からの大略1/4の地点は過熱蒸気状態の冷
媒が飽和蒸気状態になる大略の位置を意味する。ボルテ
ックスチューブ(29)を従来のコンデンサーの間に挿入す
ることにより、コンデンサーの性能を増加させて製造コ
ストを低減することができる。しかし、この目的のため
に2つのコンデンサー(図６の(14A)及び(14B))を使用す
ることができる。
【００２８】ボルテックスチューブ(29)をコンデンサー
の入口から大略1/4地点に取り付けると、飽和蒸気状態
の冷媒を液体に変換させる作用をするため、従来のボル
テックスチューブを使用していない冷凍システムに比べ
て冷媒の温度を少し上げてもいいので圧縮器の吐出圧力
を低くすることができる。
【００２９】冷凍システムの安定した作動のためにコン
デンサーの出口で冷媒は必ず液体の状態にならなければ
ならないため、従来の冷凍システムではコンデンサーの
サイズを設計値より大きくする傾向にある。本発明はボ
ルテックスチューブ(29)を使用してコンデンサー(14)で
冷媒を液体状態にすることを手伝うため、ボルテックス
チューブを使用しない冷房システム(冷房装置、冷凍
器、熱ポンプ)に比べてコンデンサーを小型にすること
ができる。
【００３０】図８に示すように、本発明は２つのボルテ
ックスチューブを使用して、１つのボルテックスチュー
ブは蒸発器の入口に設け、他の１つのボルテックスチュ
ーブはコンデンサーの間に設けることもできる。
【００３１】2つのボルテックスチューブが設けられる
冷凍システムは、それぞれ1つづつのボルテックスチュ
ーブが設けられたときのような原理で作動し、図８のよ
うに2つのボルテックスチューブを設けた場合、図３あ
るいは図６に示すように、1つのボルテックスチューブ
を設けた時より冷凍システムの効率がさらに増加するこ
とになる。
【００３２】図９は図８のように、2つのボルテックス
チューブを適用した冷凍システムの変形された装置を示
す。図８のように、ボルテックスチューブ(20)から出る
蒸気状態の冷媒が液体状態の冷媒と混じて蒸発器(18)に
入る代わりに、図９ではボルテックスチューブから出る
蒸気状態の冷媒が蒸発器を迂回して流れる。蒸発器(18)
で蒸気状態で流入される冷媒は吸熱過程で全く使用され
ていないため、図９のような装置を構成する場合、冷凍
システムの効率がさらに増加することもできる。
【００３３】図９に示すように、ボルテックスチューブ
(29)から出る液体はコンデンサー(14B)を迂回通過して
蒸気状態の冷媒のみがコンデンサー(14B)を通過して熱
を放出し液体状態に変わる。
【００３４】図１０は本発明のさらに他の実施の形態で
ある。この実施の形態では気液分離器(liquid/vapor se
parator)(35)をボルテックスチューブ(20)の前端に設け
る。気液分離器(35)は他の分野でよく知られている装置
である。気液分離器(35)は蒸気状態の冷媒を分離して、
ボルテックスチューブ(20)に流入させる。気液分離器(3
5)で分離される液体状態の冷媒はボルテックスチューブ
(20)から出る液体状態の冷媒と混じて蒸発器(18)に流入
され、この過程で残りの蒸気状態の冷媒は蒸発器を迂回
通過して圧縮器の入口に送られる。
【００３５】また、図１０は１つのボルテックスチュー
ブ（31）を追加してコンデンサー(14A)の前端に使用す
る本発明のさらに他の実施の形態を示している。ボルテ
ックスチューブ(31)は圧縮器(12)の出口から出る過熱蒸
気状態の冷媒をさらに高温の過熱蒸気状態冷媒と、ほぼ
飽和温度状態(低温)の蒸気に分離する。ボルテックスチ
ューブ(31)から出る高温の過熱蒸気は、コンデンサー
（14A）に流入されて熱を放出し飽和蒸気になった後、
ボルテックスチューブ（31）から出るほぼ飽和状態（低
温）の蒸気と混じてボルテックスチューブ（29）に流入
される。ボルテックスチューブ（29）から出る液体冷媒
はコンデンサー（14B）を迂回通過する。コンデンサー
（14B）から出る液体状態の冷媒はボルテックスチュー
ブ（29）から出た液体冷媒と混じることになる。
【００３６】図１０に示す本発明の他のさらに実施の形
態の場合、気液分離器と第３ボルテックスチューブがと
もに使用されることもでき、それぞれ使用されることも
できる。
【００３７】図１１は本発明によるさらに他の実施の形
態である。冷凍システムは、圧縮器（12）、第1コンデ
ンサー（14A）、ボルテックスチューブ（29）、第2コン
デンサー（14B）、膨張装置（16）、ボルテックスチュ
ーブ（20）、蒸発器（18）、第3ボルテックスチューブ
（21）からなる。ボルテックスチューブ（20）及び蒸発
器（18）から出る蒸気状態の冷媒が混じてボルテックス
チューブ（21）に流入される。
【００３８】第3ボルテックスチューブ（21）は再び蒸
気状態の冷媒を液体状態の冷媒と蒸気状態の冷媒に分離
して蒸気状態の冷媒を圧縮器（21）に送る。ボルテック
スチューブ（21）から出る液体状態の冷媒はボルテック
スチューブ（20）の入口に送られる。
【００３９】第2ボルテックスチューブ（20）は2つの入
口を有するが、１つはボルテックスチューブの接線方向
であり、もう１つはボルテックスチューブの中心部分に
形成される真空状態と連結される中央入口である。ボル
テックスチューブの接線方向入口を介して入る冷媒は、
ボルテックスチューブの内側にボルテックスチューブ流
動を形成して中心部に真空を形成することになる。図１
１及び図１２に示すように、第2ボルテックスチューブ
（20）の接線方向に流入される冷媒は、液体と蒸気の冷
媒に分離されて、蒸発器(18)に流入され、蒸発器では周
囲から熱を吸収する。第3ボルテックスチューブ（21）
は、第2ボルテックスチューブ（20）の中央入口がな
く、1つの接線方向入口のみを有する。第3ボルテックス
チューブ（21）も冷媒を液体と蒸気状態の冷媒に分離
し、蒸気状態の冷媒は圧縮器（12）の入口に送られる。
第3ボルテックスチューブ（21）から分離される液体状
態の冷媒は配管(19)を介して膨張装置(16)から出る冷媒
と混じる。第3ボルテックスチューブ（21）から出る液
体冷媒は、第2ボルテックスチューブ（20）の中央入口
に流入されるのに十分な速度あるいは負圧を有するが、
これは第2ボルテックスチューブ（20）の内部で真空が
形成されるからであり、第2ボルテックスチューブ（2
0）の中央入口は内部の真空部分と連結されている。ボ
ルテックスチューブの内部で相変化が発生する時、冷媒
の種類によって体積比が10倍〜100倍以上になるためボ
ルテックスチューブの内部の中心部には真空が形成さ
れ、よって第2ボルテックスチューブ(20)の内部に形成
される真空は第3ボルテックスチューブ(21)で分離され
る液体冷媒を吸入する力を供給することになる。すなわ
ち、第2ボルテックスチューブ(20)の内部に形成される
真空はポンプのような作用をすることになる。
【００４０】図１２は本発明による図１１の他の実施の
形態であり、この場合、第２ボルテックスチューブから
出る蒸気状態の冷媒も蒸発器(18)を迂回しなく直接蒸発
器(18)に流入される。
【００４１】本発明による図１３は図１１及び図１２で
第3ボルテックスチューブ(21)から液体冷媒がさらに滑
らかに第2ボルテックスチューブ(20)あるいは蒸発器(1
8)の方に流入されるようにするためポンプ(40)を設ける
冷凍システムを示している。
【００４２】本発明による図１１及び図１２の場合、圧
縮器(12)に流入される冷媒の量はボルテックスチューブ
を設けなかった場合に比べて20％〜30％程度低減し、よ
って冷凍システムの効率を著しく増加させることができ
る。しかし、本発明において蒸発器では20％〜30％の冷
媒再循環を通じてボルテックスチューブを設けなかった
場合と同じ量の冷媒が使用され、残りの70％〜80％の冷
媒のみが圧縮器の入口に送られることになる。
【００４３】上述したように、本発明は特定な実施の形
態について説明しているが当業者には本発明の範疇内で
多様な変更及び変形がなされることは明らかである。本
発明は添付の特許請求範囲で広範囲で保護を受けること
を目的にする。
【００４４】
【発明の効果】本発明によると、ボルテックスチューブ
を蒸発気の前端に設けて、飽和蒸気状態の冷媒を一部液
体状態の冷媒に変換させることにより、冷凍システムの
効率が増加し、ボルテックスチューブをコンデンサーの
入口から全体コンデンサーの約1/4の地点に設けること
により、冷凍システムの効率をさらに増加させることが
できるだけではなく、蒸発器の前後にボルテックスチュ
ーブを設けることにより、冷凍システムの性能をさらに
向上させることがてきる1つ以上のボルテックスチュー
ブを使用して冷凍システムの効率を増加させる方法及び
冷凍システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は通常的な冷凍システムのブロック図であ
る。
【図２】図２は図１に示す冷凍システムの温度―エント
ロピー(entropy)線図である。
【図３】図３は本発明により蒸発器の入口にボルテック
スチューブ(vortex tube)を設ける冷凍システムのブロ
ック図である。
【図４】図４は従来のボルテックスチューブの縦断面図
である。
【図５】図５は図４に示すボルテックスチューブの横断
面図である。
【図６】図６は本発明によりコンデンサー途中にボルテ
ックスチューブを設ける冷凍システムのブロック図であ
る。
【図７】図７は図６の冷凍システム内でコンデンサーの
途中にボルテックスチューブを設けるとき、冷媒の相変
化を示す概念図である。
【図８】図８は本発明の他の実施の形態により2つのボ
ルテックスチューブを使用する冷凍システムのブロック
図である。
【図９】図９は図８の冷凍システムで蒸気状態の冷媒が
蒸発器を迂回通過し、液体状態の冷媒がコンデンサーを
迂回通過する経路を示すブロック図である。
【図１０】図１０は本発明のさらに他の実施の形態によ
り気液分離器(liquid/vapor seperator)を使用する冷凍
システム及び/またはこれと共にあるいは別途にさらに
他のボルテックスチューブをコンデンサーの出口に設け
る冷凍システムのブロック図である。
【図１１】図１１本発明のさらに他の実施の形態により
３つのボルテックスチューブを設ける冷凍システムのブ
ロック図である。
【図１２】図１２は本発明のさらに他の実施の形態によ
る図１１の冷凍システムのブロック図である。
【図１３】図１３は本発明のさらに他の実施の形態によ
り図１１及び図１２で蒸発器の出口に設けられるボルテ
ックスチューブから生成される液体を蒸発器の入口に設
けられるボルテックスチューブの入口あるいは蒸発器の
入口に流入することを手伝うようなポンプを設ける冷凍
システムのブロック図である。
【符号の説明】
10：冷凍システム 12：圧縮器 14：コンデンサー 16：膨張装置 18：蒸発器 20：ボルテックスチューブ
フロントページの続き (72)発明者 ▲ばい▼ 哲 鎬 大韓民国、大邱広域市寿城区新梅洞ドン ス・アパートメント 257−906

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷媒を閉ループ内で循環させるために前
    記閉ループに連続的に結合される圧縮器、コンデンサ
    ー、膨張装置、蒸発器を備える冷凍システムであって、 前記膨張装置の出口から出る蒸気状態の前記冷媒で少な
    くとも一部を液体に変換させて前記冷凍システムの効率
    を増加し、前記蒸発器付近に設けられるボルテックスチ
    ューブを含む冷凍システム。
  2. 【請求項２】 前記ボルテックスチューブが前記蒸発器
    の直ぐ前に設けられる請求項１に記載の冷凍システム。
  3. 【請求項３】 前記ボルテックスチューブが前記蒸発器
    の入口から一定の位置に設けられることにより2つの蒸
    発器が効率的に構成される請求項１に記載の冷凍システ
    ム。
  4. 【請求項４】 前記蒸気状態の冷媒を液体状態の冷媒に
    変換させることを補助して前記コンデンサーの性能を向
    上し小型のコンデンサーを使用できるようにする前記コ
    ンデンサー内に設けられるボルテックスチューブをさら
    に含む請求項1に記載の冷凍システム。
  5. 【請求項５】 前記ボルテックスチューブが前記コンデ
    ンサーの入口から全体コンデンサーの約1/4の地点に設
    けられる請求項4に記載の冷凍システム。
  6. 【請求項６】 前記ボルテックスチューブは前記冷媒が
    前記コンデンサー内で過熱蒸気状態から飽和蒸気状態に
    変わる地点に設けられる請求項4に記載の冷凍システ
    ム。
  7. 【請求項７】 冷媒を閉ループ内で循環させるために前
    記閉ループに連続的に結合される圧縮器、コンデンサ
    ー、膨張装置、蒸発器を備える冷凍システムであって、 前記蒸気状態の冷媒を前記液体状態の冷媒に変換させる
    ことを補助して前記冷凍システムの効率を向上すための
    ボルテックスチューブを含む冷凍システム。
  8. 【請求項８】 前記ボルテックスチューブは過熱蒸気状
    態の前記冷媒が飽和蒸気状態に変わる地点で設けられる
    請求項7に記載の冷凍システム。
  9. 【請求項９】 第2ボルテックスチューブが前記蒸発器
    の入口から前記蒸発器全体の約1/4の地点に設けられる
    請求項8に記載の冷凍システム。
  10. 【請求項１０】 前記ボルテックスチューブが前記コン
    デンサーの入口から前記コンデンサー全体の約1/4の地
    点に設けられる請求項7に記載の冷凍システム。
  11. 【請求項１１】 冷房、冷凍、暖房のために冷媒の状態
    を能動的に変更させる冷凍システムであって、 低圧の冷媒が流入される入口及び高圧の冷媒を流出する
    出口を備え、前記冷媒を圧縮する圧縮器と、 前記冷媒を内部に流すことができる第１配管を介して前
    記圧縮器に連結されるコンデンサーと、 第2配管を介して前記コンデンサーに連結される膨張装
    置と、 第3配管を介して前記膨張装置に連結されるボルテック
    スチューブと、 第4配管を介して前記ボルテックスチューブに連結さ
    れ、第5配管を介して前記圧縮器に連結されることによ
    り、前記構成要素及び前記配管を介して前記冷媒を循環
    させるための閉ループを形成する蒸発器とを含む冷凍シ
    ステム。
  12. 【請求項１２】 前記膨張装置が通過する前記冷媒の圧
    力を調節する毛細管膨張装置である請求項11に記載の冷
    凍システム。
  13. 【請求項１３】 前記膨張装置が通過する前記冷媒の圧
    力を調節する膨張弁である請求項11に記載の冷凍システ
    ム。
  14. 【請求項１４】 前記圧縮器が電気モータによって駆動
    される請求項11に記載の冷凍システム。
  15. 【請求項１５】 冷媒圧縮段階、冷媒凝縮段階、膨張装
    置内における冷媒絞り縮む段階、冷媒蒸発段階を含む蒸
    気圧縮式冷凍サイクルの効率を増加させる方法であっ
    て、 前記冷媒蒸発段階以前に前記冷媒の液体分率を増加させ
    る段階を含む蒸気圧縮式冷凍サイクルの効率増加方法。
  16. 【請求項１６】 前記冷媒の液体分率を増加させる段階
    がボルテックスチューブを使用する請求項15に記載の蒸
    気圧縮式冷凍サイクルの効率増加方法。
  17. 【請求項１７】 蒸気状態の冷媒が液体状態の冷媒に変
    換される前記冷媒凝縮段階を補助する段階をさらに含む
    請求項16に記載の圧縮式冷凍サイクルの効率増加方法。
  18. 【請求項１８】 前記冷媒凝縮段階が前記コンデンサー
    により行われ、前記凝縮段階を補助する前記冷媒凝縮段
    階は前記コンデンサー内で過熱蒸気状態の前記冷媒が飽
    和蒸気状態に変わる地点で前記ボルテックスチューブを
    設ける段階を含む請求項17に記載の蒸気圧縮式冷凍サイ
    クルの効率増加方法。
  19. 【請求項１９】 前記ボルテックスチューブが前記コン
    デンサーの入口から前記コンデンサー全体の約1/4の地
    点に設けられる請求項18に記載の蒸気圧縮式冷凍サイク
    ルの効率増加方法。
  20. 【請求項２０】 冷房、冷凍、暖房のために冷媒の状態
    を能動的に変更させる冷凍システムであって、 低圧の冷媒が流入される入口及び高圧の冷媒を流出する
    出口を備えて前記冷媒を圧縮する圧縮器と、 前記圧縮器の出口に設けられ高圧の蒸気冷媒を相対的に
    高温である蒸気冷媒と相対的に低温である蒸気冷媒に分
    離するための第1ボルテックスチューブと、 前記第1ボルテックスチューブに連結され相対的に高温
    の前記蒸気冷媒を受け取り、これを冷却させる第1コン
    デンサーと、 前記第1ボルテックスチューブから相対的に低温の前記
    蒸気冷媒及び前記第1コンデンサーから前記冷媒吐出を
    受け取り、前記冷媒を液体冷媒と蒸気冷媒に分離する第
    2ボルテックスチューブと、 前記第2ボルテックスチューブから前記蒸気冷媒を受け
    取り、前記蒸気冷媒が液体冷媒に変わるまで冷却する第
    2コンデンサーと、 前記第2コンデンサー及び前記第2ボルテックスチューブ
    から液体状態の前記冷媒を受け取り、前記冷媒を絞り縮
    む膨張装置と、 前記膨張装置から前記冷媒を受け取り、液体状態及び蒸
    気状態が混じる冷媒で液体の分率をさらに増加させるこ
    とにより、液体状態の冷媒と蒸気状態の冷媒に分離する
    第3ボルテックスチューブと、 前記第3ボルテックスチューブから液体状態の前記冷媒
    を受け取り、内部で前記冷媒が通過する間に熱を吸収す
    る蒸発器とを含み、前記蒸発器の出口の前記冷媒が前記
    第3ボルテックスチューブから出る前記蒸気冷媒と混ぜ
    て前記圧縮器の入口に再び送られる冷凍システム。
  21. 【請求項２１】 前記膨張チューブからの前記冷媒を受
    け取りる気液分離器をさらに含み、前記気液分離器は前
    記膨張装置の後段に設けられ、前記冷媒を液体状態及び
    蒸気状態の冷媒に分離して、前記気液分離器で分離され
    る液体状態の前記冷媒は前記第3ボルテックスチューブ
    から出る液体状態の前記冷媒と混ぜて前記蒸発器に流入
    され、前記気液分離器から出る蒸気状態の前記冷媒は前
    記第3ボルテックスチューブの入口に流入される請求項2
    0に記載の冷凍システム。
  22. 【請求項２２】 第4ボルテックスチューブをさらに含
    み、前記第4ボルテックスチューブは前記蒸発器の出口
    の前記蒸気冷媒と前記第3ボルテックスチューブの前記
    蒸気冷媒を受け取り、蒸気状態の前記冷媒を液体状態及
    び蒸気状態の冷媒に分離して蒸気状態の前記冷媒を前記
    圧縮器の入口に送り、液体状態の前記冷媒は前記第3ボ
    ルテックスチューブの入口に流入されるようにする請求
    項20に記載の冷凍システム。
  23. 【請求項２３】 前記第４ボルテックスチューブから分
    離される前記液体冷媒を前記第3ボルテックスチューブ
    または前記蒸発器の入口に送るのに使用されるポンプを
    さらに含む請求項22に記載の冷凍システム。
  24. 【請求項２４】 冷房、冷凍、暖房のために冷媒の状態
    を能動的に変更させる冷凍システムであって、 低圧の冷媒が流入される入口及び高圧の冷媒を流出する
    出口を備え、前記冷媒を圧縮する圧縮器と、 前記圧縮器の出口に設けられ高圧の蒸気冷媒を相対的に
    高温蒸気冷媒と相対的に低温蒸気冷媒に分離するための
    第1ボルテックスチューブと、 相対的に高温である前記蒸気冷媒を受け取るため前記第
    １ボルテックスチューブに連結されて相対的に高温であ
    る前記蒸気冷媒を冷却させる第1コンデンサーと、 前記第1ボルテックスチューブから相対的に低温である
    前記蒸気冷媒及び前記第1コンデンサーから前記冷媒吐
    出を受け取り、前記冷媒を液体冷媒と蒸気冷媒に分離す
    る第2ボルテックスチューブと、 前記第2ボルテックスチューブから前記蒸気冷媒を受け
    取り、前記蒸気冷媒が液体冷媒に変わるまで冷却する第
    2コンデンサーと、 前記第2コンデンサー及び前記第2ボルテックスチューブ
    から液体状態の前記冷媒を受け取って、前記冷媒を絞り
    縮む膨張装置と、 前記膨張装置から前記冷媒を受け取り、前記第1及び第2
    ボルテックスチューブの内部に真空を形成するために使
    用される第3ボルテックスチューブと、 前記第3ボルテックスチューブから液体の前記冷媒を受
    け取って内部で前記冷媒が通過する間に熱を吸収する蒸
    発器とを含み、前記蒸発器の出口の前記冷媒が前記第3
    ボルテックスチューブから吐出する前記蒸気冷媒と混ぜ
    て前記圧縮器の入口に再び送られる冷凍システム。
  25. 【請求項２５】 第4ボルテックスチューブをさらに含
    み、前記第4ボルテックスチューブは前記蒸発器の出口
    に設けられ、前記蒸気器から前記冷媒を受け取り、蒸気
    状態の前記冷媒を液体状態と蒸気状態に分離して、蒸気
    状態の前記冷媒は前記圧縮器の入口に送り、液体状態の
    前記冷媒は前記第3ボルテックスチューブの入口に送る
    請求項24に記載の冷凍システム。
  26. 【請求項２６】 前記第4ボルテックスチューブから分
    離される前記液体冷媒を前記第3ボルテックスチューブ
    あるいは前記蒸発器の入口に送るのに使用されるポンプ
    をさらに含む請求項25に記載の冷凍システム。
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