JP2004212019A

JP2004212019A - Refrigeration system

Info

Publication number: JP2004212019A
Application number: JP2003002332A
Authority: JP
Inventors: Keikon Ryu; 慶鯀柳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigeration system capable of recovering energy that is lost when a pressure for moving a refrigerant changes from a high pressure to a low pressure, and reusing it when raising the pressure again for enhancing energy efficiency. <P>SOLUTION: The refrigeration system is provided with a refrigerant circulating part provided with a compressor 10, a condenser 12, and an evaporator 26 to compress, condense and evaporate the refrigerant, and a plurality of solenoid valves respectively installed in an output side of the compressor 10 and an output side of the condenser 12 to measure temperatures and pressures of one part of the refrigerant discharged from the compressor 10 and the condenser 12 and control flow rates and degrees of high temperature of the refrigerant. Moreover, the refrigeration system includes a plurality of bypass pipes 17a and 17b installed in communication with the plurality of solenoid valves, controlled by the solenoid valves, and bypassing one part of the flowing refrigerant to the compressor 10 to compress it again, and an ejector connected to the bypass pipes 17a and 17b and the evaporator 26, applying a venturi principle to one part of the refrigerant from the bypass pipes 17a and 17b, and refrigerant fed back to the compressor 10 from the evaporator 26, and compensating used energy of the compressor 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍システムに係り、特にエネルギーの効率を高めるために、冷媒移動用圧力が高圧から低圧に変化するときに損失するエネルギーを回収し、それを再び圧力を高める時の動力源として使用できるようにした冷凍システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に冷凍システムでの圧縮機は冷媒を圧縮しポンピングする。圧縮機により圧縮された冷媒は例えば、毛細管や膨張弁を経由しながら気体状態に変化する。このように冷媒循環回路を持つ既存の冷凍システムは冷媒の循環過程で多くの問題を引き起こしている。即ち、既存の冷凍システムにおいて、冷媒が低圧から高圧に変化するときは外部からの動力が必要であるが、逆に高圧から低圧に変化するときは自然に圧力が下がるようにするので、不必要な動力の損失が発生した。さらに詳細に説明すると、既存の冷凍システムに使われる動力はただ冷媒の圧力を上昇させるために使われた。しかし、高温高圧の冷媒が低温低圧に変化するときは、上述したように毛細管や膨張弁などを介して流体力学的に自然に変化するから、全体的に動力が損失するのである。
【０００３】
言い換えれば、冷媒が高圧から低圧に変化する時のエネルギーは低圧から高圧に変化する時のエネルギーと等しい。これにより、冷媒が高圧から低圧に変化する時の損失エネルギーを回収して再使用できることから、システムの効率がその分だけ向上できることがわかる。すなわち、回収されたエネルギー圧縮機に再使用すると、圧縮機に使用されるエネルギーがその分だけ低減され、全体冷凍システムエネルギーの効率を向上させることができる。
【０００４】
しかし、冷凍機は誰もが思う位の簡単な原理や装置で作動するのではなく、また高圧と低圧の単純な圧力だけで行われるものではなく、圧力の変化と冷媒の状態的変化のために、冷媒が段階的にサイクル内を循環しながら低温から高温に熱を運ぶ熱ポンプとも言える装置である。
【０００５】
このような冷凍装置では冷媒が装置内を循環し、長いコイルと各種機器を通過しながら流体の通過抵抗、すなわち貫流抵抗が発生し、また高・低圧のエネルギー相互交換装置では回転部の摩擦損失と熱損失、体積効率の低下などが発生する。よって、これら損失を補完するために、実質的に冷凍装置に、外部に補助圧縮機を、または高・低圧のエネルギー交換装置の回転軸に補助モーターを設置して損失分を補填すると、冷凍装置における大きい動力モーターのエネルギーは不要になる。
【０００６】
このような理論による冷凍装置が現実化されると、従来の水やアンモニア−リチウムブロマイドの吸収式冷凍機の冷温水ユニットや、吸収式低温装置を使用しなくなり、自動車の夏場エアコン使用時のエンジン負荷による車両の速度低下や燃費低下なども見られなくなり、夏場冷房機の使用による電力非常も起こらないようになる。
【０００７】
以下、かかる従来の冷凍システムを図１４を参照して説明する。
【０００８】
従来の冷凍システムは、図１４に示すように、冷媒ガスを高温高圧の状態で凝縮圧力になるまで圧縮する圧縮機１０と、前記圧縮機１０で圧縮された冷媒を冷却ファン１２ａ（水冷式の場合、空気の代わりに水が使用され、その他冷却剤や機器が使用できる）の送風による放熱によって液状に凝縮する凝縮器１２と、前記凝縮器１２で凝縮した高温高圧状態の液状冷媒を交縮作用により低圧状態の気化冷媒に膨脹させる膨脹弁２４と、そして膨脹弁２４で膨脹した冷媒を蒸発させながら、冷媒の蒸発熱を用いて送風ファン２６ａにより送風する空気を熱交換により冷却するとともに、前記圧縮機１０で冷媒ガスを復帰させる蒸発器２６とからなる冷媒循環サイクルである。
【０００９】
一方、冷凍サイクルを行う間、冷媒は気体→液体及び液体→気体に連続的に状態変化する必要がある。万一冷媒に水分が含まれている場合、冷凍過程で水分が冷媒と共に装置内を循環しながら膨脹弁や毛細管などの低温部で凍結し、冷媒の循環回路を遮断する凍結閉鎖現象が発生し、冷凍装置が停止することになり、また、冷媒の状態変化が円滑に行われないので（アンモニアを用いる冷凍機は水分が侵入すると、アンモニア水で希釈される。少量の場合に装置を停止させるおそれはないが、水分希釈時に蒸発圧力が上昇するので、水分は分離する必要がある）、冷凍システムが本来の機能を発揮できないだけでなく、冷凍システムが腐食する現象が発生する。
【００１０】
かかる水分による問題を解決するために、通常冷凍装置では、冷媒に含まれている水分を吸着する（シリカゲルの如き多孔性物質の吸着剤）ドライヤー１８が、凝縮器１２と膨脹弁２４の間に設置され、また液状冷媒のみを膨脹弁２４の方へ供給するための受液器１５が、前記凝縮器１２とドライヤー１８との間に設置される。
【００１１】
前記ドライヤー１８は内部に乾燥剤とフィルターが内蔵されており、前記乾燥剤は凝縮器１２から膨脹弁２４へ流動する冷媒の水分を吸収し、またフィルターは冷媒に含まれている水分以外の異物を濾過する。
【００１２】
そして、前記受液器１５は冷凍サイクルの負荷変動に対応して冷媒を一時貯蔵し、同時に液状冷媒から未凝縮冷媒や不凝縮ガスを分離する役割をし、また、可溶栓（ＦｕｓｉｂｌｅＰｌｕｇ）が設置される場合、この可溶栓を用い、冷凍システムの異常で冷媒が過熱された時、冷媒を強制的に排出させてシステムを保護する役割をする。
【００１３】
一方、前記蒸発器２６から排出される冷媒ガスが完全に蒸発していない場合、排出冷媒ガスには液状の冷媒が含まれており、また冷凍システムの稼動を停止した場合、蒸発器２６と圧縮機１０との間の管路に存在する冷媒ガスが液状に変化するので、圧縮機１０への液状冷媒の流入が発生する。
【００１４】
しかし、液状の冷媒は非圧縮性流体であるので、液状冷媒が圧縮機１０へ流入すると、液状圧縮現象が発生し、槌でたたくような騷音、すなわちいわゆるハンマーノイズ（ｈａｍｍｅｒｉｎｇｎｏｉｓｅ）が発生することはもとより、液状冷媒が圧縮されていないので、圧縮機１０の焼損が発生する。
【００１５】
したがって、圧縮機１０内への液状冷媒の流入を根本的に遮断する必要性があり、このため、蒸発器２６と圧縮機１０との間には液状冷媒を分離し冷媒ガスのみを圧縮機へ供給するための液状分離器２９が設置される。
【００１６】
また、圧縮機１０への異物の流入で圧縮機１０が損傷するおそれがあり、これを防止するため、前記液状分離器２６と圧縮機１０との間には異物を除去するための濾過器３２がさらに設置される。
【００１７】
前記符号１６は冷媒を遮断するためのソレノイド弁であり、符号２２はサイトガラス（透視鏡）である。
【００１８】
かかる従来の冷凍システムは、冷媒が受液器１５、ドライヤー１８及びソレノイド弁１６を通過するとき、通過抵抗が大きい。また、膨脹弁２４の用量制御などが原因で、冷媒の受液器１５通過時には液が充満しているが、膨脹弁２４の直前では満液及び半満液状態を交差しながら流動するので、高圧変動が大きい。
【００１９】
これを防止するために常時受液器１５の冷媒を満液状態に維持しているが、この場合、受液器１５のサイズを増大させる必要があり、且つ冷媒の充填量が増加する問題点がある。しかし、モントリオール協約（オゾン層を破壊するフレオン冷媒の使用制限のための協約）以降、フレオン冷媒の使用量が制限されているので、フレオン充填量が少ない冷凍装置の開発を必要とする現状である。
【００２０】
また、従来の冷凍装置における液体分離器２９は、蒸発器２６と圧縮機１０との間に設置され、単にそのハウジング内に設置される液分離パイプをＵ字型に曲げて液冷媒の液分離パイプへの流入を防止する構造を持っている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的はエネルギーの効率を高めるために、冷媒移動用圧力が高圧から低圧に変化するときに損失するエネルギーを回収し、再び圧力を高めるときに再使用できるようにした冷凍システムを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１実施例に係る本発明の冷凍システムは、圧縮機、凝縮器及び蒸発器を具備して冷媒を圧縮、凝縮及び蒸発させるようにした冷媒循環部；前記圧縮機の出力側と凝縮器の出力側とにそれぞれ設置され、この圧縮機及び凝縮器から排出される冷媒の一部の温度及び圧力を測定してその冷媒の流量及び高温の程度を制御する複数の電磁弁；前記複数の電磁弁と連絡されるように設置し、その電磁弁により制御され、流動する冷媒の一部を再び圧縮させるために前記圧縮機へバイパスする複数のバイパス管；及び、バイパス管及び前記蒸発器と連結され、このバイパス管からの冷媒の一部及び蒸発器から圧縮器にフィードバックされる冷媒にベンチュリ原理を適用し、前記圧縮機の使用エネルギーを補償するようにしたエジェクター；を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の冷凍システムには冷凍システムを制御するためのコントローラをさらに設置することが望ましい。
【００２４】
また、前記エジェクターと圧縮機との間にはハウジングをさらに設置して前記凝縮器の出力側と蒸発器の入力側とを連結し、前記ハウジングが内部を通過する前記蒸発器から流入する冷媒を完全に気化させるようにすることが望ましい。
【００２５】
また、前記エジェクターと圧縮機との間及び前記凝縮器と蒸発器との間には第１ポンプ及び第２ポンプをそれぞれさらに設置し、前記第１ポンプは前記エジェクターから流入する冷媒の圧力を上昇させ、前記第２ポンプは前記第１ポンプと同一軸にして前記凝縮器から流入する冷媒の膨張圧力を上昇させるようにすることが望ましい。
【００２６】
また、前記第１及び第２ポンプにはモータをさらに設置することが望ましい。
【００２７】
また、前記エジェクターと凝縮器との間には第３ポンプをさらに設置し、前記第３ポンプは前記エジェクターから流入する冷媒の圧力を上昇させるようにすることが望ましい。
【００２８】
また、前記第１ポンプと前記第３ポンプとの間には冷却器をさらに設置し、前記冷却器は第１ポンプから流入する冷媒の温度を低下させることが望ましい。
【００２９】
第２実施例に係る本発明の冷凍システムは、冷媒を圧縮してポンプする圧縮機；前記圧縮機と連結され、その圧縮機からポンプされる冷媒が冷却水により凝縮させるようにした凝縮器；及び、密閉された２つの内部空間を具備して前記凝縮器と連結され、前記凝縮器から流入する冷媒が前記内部空間を上下左右に流動しながら蒸発するようにした蒸発器；を含んでいることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の冷凍システムには冷凍システムを制御するためのコントローラをさらに設置することが望ましい。
【００３１】
また、冷凍システムは冷却水を循環させる冷却水貯蔵容器をさらに具備し、その冷却水貯蔵容器の内部には前記凝縮器を設置することが望ましい。
【００３２】
また、前記冷却水貯蔵容器は２分割型で、このそれぞれの冷却水貯蔵容器の中からいずれか一つの冷却水貯蔵容器には他の一つの冷却水貯蔵容器からの冷却水の一部が流入するようにすることが望ましい。
【００３３】
前記目的及び長所そして他の特徴は添付図を参照した下記の説明で明らかになる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な多数の実施例を添付図を参照して詳細に説明する。
従来（図１４）と同じ部材には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３５】
＜実施例１＞
図１は本発明に係る第１実施例の冷凍システムを示す構成図である。
本実施例で符号１０は圧縮機である。この圧縮機１０は冷媒を圧縮するとともに、この圧縮された冷媒がシステムを循環するようにポンプする。圧縮方式としては往復動作式、クランク式、ウォーブルプレート（ＷｏｂｂｌｅＰｌａｔｅ）式、ロータリー式、スクロール式などを選択的に取ることができる。圧縮機１０で圧縮された冷媒は高温高圧の気体になる。
【００３６】
圧縮機１０には凝縮器１２が連結される。凝縮器１２は圧縮機１０の出力側に連結される。凝縮器１２は圧縮機１０で高温高圧の気体に変化した冷媒を高温高圧の液体に変化させる。これは凝縮器１２が冷媒の熱を奪うことで可能になる。これを凝縮と言う。すなわち、凝縮器１２には上部及び下部ヘッダーがそれぞれ具備される。それぞれの上部及び下部ヘッダーは複数のチューブによって相互に連通可能になっている。また、それぞれのチューブの間には複数のコル波型（ｃｏｒｒｕｇａｔｅｔｙｐｅ）の電熱ピンが形成されている。よって、凝縮器１２と隣接する冷却ファンから供給される冷たい空気はそれぞれのチューブを通過し、電熱ピンはこの空気によってそれぞれのチューブを通過する冷媒の熱を発散させる。よって、各チューブを通過した冷媒は液体状態に変化することができる。このような方式で凝縮器１２は気体状態の冷媒を液化させる。この時の冷媒は高温高圧である。
【００３７】
凝縮器１２には受液器（ｒｅｃｅｉｖｅｒｔａｎｋ）１５が連結される。受液器１５にはソレノイド弁１６が連結される。このソレノイド弁１６は凝縮器１２からの冷媒が受液器１５を通して排出されるのを遮断する。また、ソレノイド弁１６にはドライヤー１８が連結される。このドライヤー１８は冷媒の水分を除去し、冷媒を濾過する役目をする。このために、ドライヤー１８には乾燥剤及びフィルターがそれぞれ備えられる。よって、冷媒の水分は乾燥剤で吸収され、また冷媒はフィルターで濾過される。
【００３８】
一方、圧縮機１０の入力側には蒸発器２６が連結される。蒸発器２６は冷媒を蒸発させて外部からの他の物質、例えば外気などとの熱交換を行う。蒸発器２６によって熱交換が行われた他の物質は含有熱を冷媒に奪われて冷え、逆に冷媒は熱を吸収して熱くなる。この過程を通じて冷凍及び／または冷蔵が行われる。
【００３９】
蒸発器２６と圧縮機１０との間には、蒸発器２６から排出される冷媒から液体状態の冷媒のみを分離して気体状態の冷媒のみを圧縮機１０にフィードバックさせる液体分離器２９が設置される。また、液体分離器２９と圧縮機１０との間には濾過器３２が設置される。濾過器３２は冷媒に含まれている異物を濾過して圧縮機１０の損傷を防止する役目をする。
【００４０】
この構造で、蒸発器２６の入力側には膨張弁２４が連結される。膨張弁２４は高圧の液体状態の冷媒を低圧の冷媒に変化させる。このように膨張弁２４により変化した低圧の冷媒は蒸発器２６で容易に蒸発して周りの熱を奪う。これを蒸発熱と言う。このような機能を行う膨張弁２４は、感温室（ｔｈｅｒｍａｌｒｏｏｍ）内部の温度によるダイヤフラムの膨張変位により、圧力伝逹ロッドの作動を行い高圧冷媒流路の開度（開放程度）を調節する内部均圧式や、毛細管（ｃａｐｉｌｌａｒｙｔｕｂｅ）によるダイヤフラムの膨張変位により高圧冷媒流路の開度を調節する外部均圧式などを取ることができる。
【００４１】
この構造で、凝縮器１２とドライヤー１８との間には受液器１５が設置されている。受液器１５は凝縮器１２からの高圧の冷媒を貯蔵して排出する役目をする。本実施例における受液器１５は従来のものより小さなものが使用され、必要に応じては受液器１５を設置する必要がない。符号１２ａ、２６ａはそれぞれ冷却ファンと送風ファンである。
【００４２】
本実施例によれば、圧縮機１０及び凝縮器１２の出力側にはバイパス管１７ａ、１７ｂがそれぞれ設置される。それぞれのバイパス管１７ａ、１７ｂはエジェクター（ｅｊｅｃｔｏｒ）２７の入力側に連結される。また、エジェクター２７の出力側は濾過器３２に連結される。エジェクター２７は高圧の冷媒をノズルから噴射させて周りの蒸気や熱を排出するか或いは凝縮させる役目をする。そして、それぞれのバイパス管１７ａ、１７ｂにはそれぞれのバイパス管１７ａ、１７ｂを制御する電磁弁１３、１４が設置される。
【００４３】
また、エジェクター２７には蒸発器２６から排出される冷媒が供給され、エジェクター２７はベンチュリ式にてこの冷媒を回収する。また、エジェクター２７には、冷媒が再び蒸発器２６に逆流するのを防止する逆止弁２３が設置される。符号２２は透視鏡である。
【００４４】
よって、低圧の冷媒は圧縮機１０の駆動により蒸発器２６、液体分離器２９及び濾過器３２を経て圧縮機１０に移動し、圧縮機１０に移動したこの冷媒は圧縮機１０で高温高圧の気体状態の冷媒に圧縮されて凝縮器１２にまた移動する。凝縮器１２はこの高圧の気体状態の冷媒を凝縮させて高圧の液体状態の冷媒に変化させる。かくして高圧の液体状態に変化した冷媒はソレノイド弁１６を経てドライヤー１８に移動し、ドライヤー１８はこの冷媒の水分及び異物を濾過する。
【００４５】
この過程で、圧縮機１０及び凝縮器１２からの高温（ｈｏｔ）の冷媒の一部はその温度と圧力が電磁弁１３、１４で計測され、この計測された信号により電磁弁１３、１４の作動が制御される。また、電磁弁１３、１４を通過した冷媒はそれぞれのバイパス管１７ａ、１７ｂを経てエジェクター２７に供給され、エジェクター２７はこの冷媒をノズルに噴射させ、圧縮機１０にフィードバックさせる。その後、エジェクター２７は圧縮機１０の入力側の体積の減少及び圧力を補償する。これにより、圧縮機１０の性能は向上し、動力の使用が低減できる。また、エジェクター２７はベンチュリ式で蒸発器２６からの冷媒を回収する。
【００４６】
したがって本実施例によれば、蒸発器２６の圧力低下及び凝縮圧力の上昇時に冷媒の流量及び高温（ｈｏｔ）の程度は電磁弁１３、１４により制御される。これにより、本実施例はシステム全体の能力の向上及び圧縮機の動力使用の低減を達成することができる。また、本実施例が一般的な冷凍機、エアコンディショナー、ヒートポンプなどに使用されると、これらの性能が向上し、また動力源を著しく低減できることがわかる。
【００４７】
＜実施例２＞
図２は本発明に係る第２実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記第１実施例と同じ部材には同一の符号を付しており、重複説明を避けるため別途の説明を省略する。
【００４８】
同図に示すように、第２実施例の全体構造も第１実施例とほぼ同一である。しかし、本実施例はハウジング３０をさらに含むという点のみが第１実施例と異なるだけで、以下ではハウジング３０について説明する。前記ハウジング３０はエジェクター２７と濾過器３２との間に設置される。好ましくはハウジング３０はエジェクター２７と濾過器３２とを連結する管２７ａに設置される。この管２７ａはハウジング３０の内部を通過する。また、ハウジング３０はドライヤー１８の出力側と膨張弁２４の入力側とに連結される。よって、ドライヤー１８から排出される高温の冷媒はハウジング３０を経て膨張弁２４に移動する。このようなハウジング３０は中孔型である。
【００４９】
よって、蒸発器２６からエジェクター２７及び濾過器３２を経て圧縮機１０に移動する冷媒は完全な気体となる。すなわち、冷媒は液体が含まれていない完全な気体状態で圧縮機１０に移動する。言い換えれば、ハウジング３０の内部が高温の冷媒で満たされているため、このハウジング３０を通過する蒸発器２６からの冷媒は管２７ａを通過しながら熱を獲得し、完全に気化した気体状態で圧縮機１０に移動する。この理由で、本実施例では液体分離器２９が除外された。したがって、圧縮機１０は従来の如く液体状態の冷媒を気体状態に変化させるためにエネルギーを過剰に使用して圧縮する必要がなくなり、その結果、圧縮機１０のエネルギー使用は著しく低減される。
【００５０】
また、ハウジング３０内の、ドライヤー１８からの高温の冷媒は熱を奪われてある程度温度が下がった状態で膨張弁２４に移動し、この状態の冷媒は膨張弁２４を経てさらに温度が下がる。よって、この冷媒を蒸発させて蒸発熱を生成させる蒸発器２６の潜熱は大きくなる。よって、全体システムの冷凍性能は著しく向上する。
【００５１】
＜実施例３＞
図３は本発明に係る第３実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記第３実施例も前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００５２】
同図に示すように、第３実施例の全体構造も第２実施例とほぼ同一である。しかし、本実施例は第１及び第２ポンプ１１、２５をさらに含むという点のみが第２実施例と異なるだけで、以下では第１及び第２ポンプ１１、２５について説明する。前記第１ポンプ１１は圧力を上昇させる役目をし、第２ポンプ２５は冷媒を膨張させる役目をする。この時、圧縮機１０は補助役目のみをする。第１及び第２ポンプ１１、２５は図示の如く同一の作動軸１１ｂで作動する。第１ポンプ１１の入力側には蒸発器２６からの冷媒が流入し、その出力側には圧縮機１０が連結される。また、第２ポンプ２５の入力側にはハウジング３０からの冷媒が流入し、その出力側には蒸発器２６が連結される。
【００５３】
よって、第２ポンプ２５にはハウジング３０から高圧の冷媒が流入する。さらに、高圧の冷媒は第２ポンプ２５を通過しながら低温低圧の液体状態の冷媒に変化する。この過程で、第２ポンプ２５には冷媒の圧力変化による圧力差が発生して運動エネルギーが生成される。この運動エネルギーは第２ポンプ２５に含まれた動力軸１１ｂに伝逹され、結果的に作動軸１１ｂは第１ポンプ１１を回転させる。これは第１及び第２ポンプ１１、２５の運動エネルギーが同一であることを意味し、この理由で、第１及び第２ポンプ１１、２５の作動を行うための外部エネルギーは不要となる。
【００５４】
また、圧縮機１０に流入する冷媒は第１ポンプ１１により圧力が大きく上昇するので、高圧の冷媒に変化させるための圧縮機１０のエネルギー使用がその分低減する。また、第２ポンプ２５によって膨張した冷媒は膨張弁２４を通してさらに低圧の冷媒に変換し、これにより蒸発器２６はこの冷媒を容易に蒸発させることができるようになる。結局、蒸発器２６の潜熱は大きくなる。したがって、全体システムの冷凍性能は著しく向上する。
【００５５】
一般的な冷凍システムにおいて、熱交換をする複数の装置には回転による摩擦損失が発生し、またシステムを循環する冷媒には運動流体学的に抵抗が発生した。よって、冷凍システムをより効率よく使用するためには摩擦損失と抵抗を補償する必要があった。第３実施例ではこの補償を補助役目をする圧縮機１０から獲得した。すなわち、圧縮機１０を制御することでこの補償は十分獲得されることができる。前記圧縮機１０の制御はユーザの便宜により任意に調整することができ、システム全体はこの圧縮機１０の制御により制御することができる。
【００５６】
また、本実施例では第１及び第２ポンプ１１、２５を制御することにより、冷媒を十分高圧から低圧に、または低圧から高圧に変化させることができる。前記第１及び第２ポンプ１１、２５の作動方式としては、ベーン（ｖａｎｅ）式、ピストン式、スクロール式、ギア式、ダイヤフラム式、ベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）式、ロータリーの容積式または回転式のターボ式を選択的に取ることができる。
【００５７】
＜実施例４＞
図４は本発明に係る第４実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記第４実施例も前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００５８】
同図に示すように、第４実施例の全体構造も第３実施例とほぼ同一である。但し、本実施例はモータ９をさらに含むという点のみが第３実施例と異なるだけである。以下ではモータ９について説明する。前記モータ９は作動軸１１ｂと連結され第１及び第２ポンプ１１、２５を作動させる。また、本実施例は第３実施例のものとは異なり、圧縮機を採用しなかった。なぜならば第１及び第２ポンプ１１、２５が圧縮機の役目を十分果たすことができるからである。これを基礎として、凝縮器１２からの回路は第１ポンプ１１と連結される。圧縮機は第３実施例の説明の如く摩擦損失と冷媒の流動による抵抗を補償するために用いられたが、本実施例ではモータ９がこの補償を担当する。したがって、本実施例の構造は単純になり、これにより生産原価は低減することができる。また、本実施例では膨張弁２４から回収されたエネルギーを、冷媒を圧縮させるためのエネルギーとして使用するので、全体システムの性能は改善され、エネルギー効率は著しく向上する。
【００５９】
通常圧縮機の作動時にはその圧縮機から熱が発生し、冷媒が圧縮される時にも熱が発生したが、この熱は全体システムの寿命を短縮させる原因となった。したがって、圧縮機が除外された本実施例はエネルギーの低減及び寿命延長の效果を一緒に得ることができる。
【００６０】
＜実施例５＞
図５は本発明に係る第５実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記第５実施例も前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００６１】
同図に示すように、第５実施例の全体構造も第４実施例とほぼ同一である。但し、本実施例は受液器がないという点のみが前記第４実施例と異なるだけである。その他の構成及び作用は前記第１乃至第４実施例と同一である。
【００６２】
＜実施例６＞
図６は本発明に係る第６実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記第６実施例も前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００６３】
同図に示すように、第６実施例の全体構造も第５実施例とほぼ同一である。但し、本実施例は第３ポンプ１１ａと受液器１５をさらに含むという点のみが第５実施例と異なるだけである。以下では第３ポンプ１１ａ及び受液器１５について説明する。前記受液器１５は第１実施例と同一の位置に位置され、その役目を果たす。第３ポンプ１１ａはモータ９で作動する作動軸１１ｂにより作動する。第３ポンプ１１ａは第１ポンプ１１の如く冷媒の圧力を上昇させる役目をする。すなわち、第３ポンプ１１ａは蒸発器２６からの冷媒を流入し圧力を上昇させる役目をする。さらに詳しくは、第３ポンプ１１ａはエジェクター２７からの冷媒を流入し第１ポンプ１１の如く圧力を上昇させる役目をする。よって、本実施例は２段階圧縮サイクル構造であると言える。このように、第１及び第３ポンプ１１、１１ａを介して十分圧縮された冷媒は凝縮器１２に移動し、凝縮器１２はこの冷媒をより容易に高温高圧の液体状態に変化させることができる。したがって、凝縮器１２に使われるエネルギーは大きく低減する。これにより、全体システムのエネルギー効率は著しく向上する。
【００６４】
＜実施例７＞
図７は本発明に係る第７実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記第７実施例も前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００６５】
同図に示すように、第７実施例の全体構造も第６実施例とほぼ同一である。但し、本実施例は冷却器２８を含むという点のみが第６実施例と異なるだけである。以下では冷却器２８について説明する。前記冷却器２８は第１ポンプ１１と第３ポンプ１１ａとの間に設置され性能を向上させるためのもので、前記冷却機２８の入口端側は第１次で圧力を上昇させる第１ポンプ１１と連結され、また前記冷却機２８の出口端側は第２次で圧力を上昇させる第３ポンプ１１ａと連結される。このように本実施例は、第１次圧力上昇用第１ポンプ１１を通過した冷媒が冷却機２８を経た後、第２次圧力上昇用第３ポンプ１１ａに流入することになり、これにより冷凍サイクルの性能が向上することができる。
【００６６】
＜実施例８＞
図８は本発明に係る第８実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記第８実施例も前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００６７】
同図に示すように、第８実施例の全体構造も第７実施例とほぼ同一である。但し、本実施例は受液器がないという点のみが第７実施例と異なるだけである。
その他構成及び作用は前記第７実施例と同一で別途の説明を省略する。
【００６８】
＜実施例９＞
図９は本発明に係る第９実施例の冷凍システムを示す構成図あり、図１０は第９実施例の冷凍システムにおける凝縮器の凝縮発熱量のｐｉ線図を示すグラフである。前記第１〜第８実施例と同じ部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
同図に示すように、本実施例は冷媒を圧縮させるための圧縮機１０を含む。圧縮機１０の出力側には凝縮器１２ｂが連結される。第１〜第８実施例の凝縮器１２は冷たい風で冷媒を凝縮させた。しかしながら、本実施例の凝縮器１２ｂは冷却水（すなわち、凝縮水）で冷媒を凝縮させる。勿論、本実施例の凝縮器１２ｂは第１〜第８実施例における凝縮器１２と同一の構造である。このために、本実施例の凝縮器１２ｂは冷却水が循環する冷却水貯蔵容器１３の内部に設置される。すなわち、冷却水貯蔵容器１３はその内部が中孔型で、その内部に凝縮器１２ｂが設置されることで冷媒は冷却水により凝縮することができる。冷却水貯蔵容器１３は２分割型である。すなわち、この冷却水貯蔵容器１３は凝縮器１２ｂの下部に設置された第１冷却水貯蔵容器１３ａと、凝縮器１２ｂの上部に設置された第２冷却水貯蔵容器１３ｂとに分けられる。
【００７０】
この構造で、第１冷却水貯蔵容器１３ａは上下側にそれぞれ第１入口１３ｃと第１出口１３ｄを具備する。冷却水は第１入口１３ｃを通して流入し第１出口１３ｄを通して排出され、第１冷却水貯蔵容器１３ａの内部を循環することができる。また、第２冷却水貯蔵容器１３ｂにも上下側にそれぞれ第２入口１３ｅと第２出口１３ｆを具備する。冷却水は第２入口１３ｅを通して流入し第２出口１３ｆを通して排出されることにより、第２冷却水貯蔵容器１３ｂの内部を循環することができる。
【００７１】
しかし、本実施例では第１冷却水貯蔵容器１３ａから排出された冷却水の一部がまた第２冷却水貯蔵容器１３ｂを循環するようになっている。これは第１冷却水貯蔵容器１３ａを循環した冷却水の一部を第２冷却水貯蔵容器１３ｂへ再び循環させることにより、凝縮器１３ａの用量を小さくすることを狙っている。これにより、凝縮器１２ｂの効率は大きく改善され、凝縮器１２ｂの凝縮ラインが短くなるという利点がある。
【００７２】
このような效果を図１０を参照して説明すると次の通りである。図１０に示すように、Ｘ軸はエンタルピー（ｉ）すなわち、熱含量（ｈｏｔｃｏｎｔｅｎｔ）を示し、Ｙ軸は圧力（Ｐ）を示す。このｐｉ線図において、等温／等温区間は第１冷却水貯蔵容器１３ａを循環した後に排出された冷却水（以下、「第１冷却水」と言う）を示す。そして、過熱除去区間は第１冷却水の一部が第２冷却水貯蔵容器１３ｂを循環した後に排出された冷却水（以下、「第２冷却水」と言う）を示す。このようなｐｉ線図で、等温／等温区間は第１冷却水に対して純粋な凝縮発熱量を示す。したがって、ｐｉ線図を考察してみると、第２冷却水に対する過熱除去区間は第１冷却水に対する凝縮発熱量より小さいことが分かる。これを基礎として、第１冷却水貯蔵容器１３ａからの第１冷却水の一部を第２冷却水貯蔵容器１３ｂへ再び循環させると、全体凝縮器１２ｂの用量は少なくなる。したがって、凝縮器１２ｂの効率は上昇し、これによる凝縮器１２ｂの凝縮ラインは短くなる。結果的に、凝縮器１２ｂの冷媒含有量は減少する。
【００７３】
本発明者の実験によると、例えば、第１冷却水貯蔵容器１３ａの第１入口１３ｃに流入する第１冷却水の温度が３０℃であれば、第１出口１３ｄに排出される第１冷却水の温度はほぼ４５℃であることがわかった。この４５℃の第１冷却水の一部を第２冷却水貯蔵容器１３ｂへ再び循環させ、第２出口１３ｆに排出される第２冷却水を測定した結果、その温度はほぼ７０℃であることがわかった。これにより、上記のｐｉ線図に示す特性を十分立証することができる。
【００７４】
本実施例は前述したように凝縮器１２ｂで凝縮された冷媒がソレノイド弁１６、ドライヤー１８、ハウジング３０、膨張弁２４及び蒸発器２６ｂを経由して冷凍及び／または冷蔵を行うようになっている。また、第９実施例はこの蒸発器からの冷媒がハウジング３０を通過する管２７ａ及び濾過器３２を経て圧縮機１０にフィードバックされるようになっている。このような循環回路を通して第９実施例は冷凍及び／または冷蔵を行う。
【００７５】
この過程で、本実施例の蒸発器２６ｂは第１及び第８実施例における蒸発器２６とは異なる構造を持つ。これは冷媒が蒸発器２６ｂを通過する時に発生した抵抗及びその残留量を減少させるためである。第１〜第８実施例で使われた蒸発器２６は一般的な構造である。この蒸発器２６は複数の冷媒管を具備し、この複数の冷媒管は通常長さが長い。よって、冷媒が複数の冷媒管を通過する時に運動流体学的に抵抗が大きくなった。また、各冷媒管が長いので、各冷媒管の内部には冷媒が多量に残留した。このため、蒸発器２６の性能は大きく低下した。
【００７６】
したがって、本実施例における蒸発器２６ｂはかかる問題点を改善するために提示されたものである。蒸発器２６ｂは密閉された２つの内部空間を持つ。それぞれの内部空間には複数の板体２６ｂが設置され、垂直でジグザグ型の連絡可能な流路を形成する。よって、それぞれの内部空間の入力側に流入する膨張弁２４からの冷媒は複数の板体２６ｃが形成したジグザグ流路を通過しながら蒸発し、すなわち濾過器３２に向けて排出される。この構造で前記蒸発器２６ｂを通過する冷媒の距離が著しく短くなったことがわかる。また、蒸発器２６ｂの内部が２分割されたので、冷媒の通過長さはさらに短くなる。また、複数の板体２６ｃの距離を大きくすればするほど冷媒が通過する時の抵抗はその分だけ低下する。しかしながら、この距離は蒸発器２６ｂ本来の機能を維持させるための範囲内で限定する必要がある。したがって、この構造の蒸発器２６ｂを経由する冷媒の抵抗及びその残留量は著しく減少する。
【００７７】
前記蒸発器２６ｂは例えば、図１１及び図１２に示すように多様な構造に変形することができる。すなわち、図１１には密閉された２つの内部空間に流路を形成する複数の板体２６ｃが左右にジグザグ型に設置された構造の蒸発器２６ｂを示し、図１２は密閉された２つの内部空間のみを持つ構造の蒸発器２６ｂを示す。図１２の蒸発器２６ｂは冷媒をそれぞれの内部空間に対して互い違いに通過させることにより、冷媒の抵抗及びその残留量を減少させることを狙っている。
【００７８】
＜実施例１０＞
図１３は本発明に係る第１０実施例の冷凍システムを示す構成図である。前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００７９】
同図に示すように、本実施例には圧縮機１０を備えている。圧縮機１０は本実施例で補助役目をする。すなわち、本実施例は前述した第３実施例に含まれた第１及び第２ポンプ１１、２５を含むことにより、圧縮機１０は本実施例で第１及び第２ポンプ１１、２５に対して補助役目をする。本実施例は冷媒が圧縮機１０、凝縮器１２、ソレノイド弁１６、ドライヤー１８、ハウジング３０、第２ポンプ２５及び蒸発器２６を経由して冷凍及び／または冷蔵を行うようになっている。また、本実施例はこの蒸発器２６からの冷媒がハウジング３０を通過する管２７ａ及び第１ポンプ１１を経て圧縮機１０にフィードバックされるようになっている。このような冷媒の循環回路を通して本実施例は冷凍及び／または冷蔵を行う。また、このような循環回路を持つ本実施例は前記第１〜第９実施例の構造から十分理解することができるのでその説明は省略する。
【００８０】
＜実施例１１＞
図１４は本発明に係る第１１実施例の冷凍システムを示す構成図である。第１１実施例も前記各実施例と同じ部材には同一の符号を付して別途の説明を省略する。
【００８１】
同図に示すように、本実施例の全体構造も前記第１０実施例とほぼ同一である。但し、本実施例は圧縮機の代わりにモータ９をさらに含むという点が第１０実施例と異なる。以下では圧縮機とモータ９について説明する。本実施例は第１０実施例のものとは異なり、前記の第４及び第５実施例に含まれたモータ９が設置された構造である。よって、本実施例では圧縮機が必要なくなる。第１１実施例は冷媒が凝縮器１２、ソレノイド弁１６、ドライヤー１８、ハウジング３０、第２ポンプ２５及び蒸発器２６を経由して冷凍及び／または冷蔵を行うようになっている。また、本実施例はこの蒸発器２６からの冷媒がハウジング３０を通過する管２７ａ及び第１ポンプ１１にフィードバックされるようになっている。このような冷媒の循環回路を通して本実施例は冷凍及び／または冷蔵を行う。また、前記循環回路を持つ本実施例の構造は前記第１〜第９実施例の構造から十分理解できるのでその説明は省略する。
【００８２】
このような構造の第１０及び第１１実施例はコントローラ４０をそれぞれ具備する。コントローラ４０はシステムを構成するそれぞれの装置に設置されたセンサーから入力された信号を基礎としてその全体システムを自動制御するようになっている。このコントローラ４０はユーザの必要に応じるプログラム、例えば設定値などが変更できる。したがって、ユーザはコントローラ４０を操作して第１０及び第１１実施例の全体システムを便利に制御することができる。コントローラ４０はアナログ、デジタル、位相ヘルツなどの方式にて第１０及び第１１実施例の各装置に設置されたモータの回転速度を制御する。
【００８３】
すなわち、コントローラ４０には冷媒の水分の検出可否を知らせるための第２ポンプ２５からの信号、冷媒の適当な凝縮の可否を知らせるための凝縮器１２出力側からの信号、冷媒の適当な蒸発の可否を知らせるための蒸発器２６からの信号及び、冷媒の圧力の適当な上昇の可否を知らせるための第１ポンプ１１からの信号などが入力される。また、コントローラ４０には第２ポンプ２５から圧力変化に対する信号も入力される。したがって、コントローラ４０はこのようなそれぞれの装置から転送される信号を基礎として判読してそれぞれの装置の作動を制御する。また、コントローラ４０は第１及び第２ポンプ１１、２５に対する相互容積バランスを調節する。また、コントローラ４０は第１０実施例における圧縮機１０及びモータ９のオン／オフを制御する。また、コントローラ４０にはシステム外部の温度センサー４４とシステム内部の温度センサー４４がさらに連結されることができる。したがって、それぞれの温度センサー４２、４４から出力される測定温度信号を基礎としてコントローラ４０は全体システムを制御することができる。
【００８４】
このようなコントローラ４０を含む制御回路は第１０及び第１１実施例のシステムを効率的に制御する役目をする。これにより、第１０及び第１１実施例はより效果的に本発明の目的を達成することができる。また、コントローラ４０を含む制御回路は第１〜第９実施例の構造にも十分適用できることが明らかである。
【００８５】
以上本発明を特定の実施例を中心に説明したが、本発明の特許請求範囲に記載された技術思想から外れない範囲内で上述したように多様な修正及び変更が可能なのは明らかなことである。従って、本発明の詳細な説明及び添付図は本発明の技術思想を限定するものではなく、単に例示するものであると解釈すべきである。
【００８６】
【発明の效果】
以上説明したように、本発明は冷媒が高圧から低圧に変化する時のエネルギーを回収して再使用することにより、全体システムのエネルギー効率を改善するという效果がある。また、本発明は構造が簡単で価格が安価な冷凍システムを提供するという效果がある。また、本発明は従来の冷凍機、エアコンディショナー、ヒートポンプなどに適用され、これらの性能を向上させるとともに、エネルギーを低減させるという效果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図２】本発明に係る第２実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図３】本発明に係る第３実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図４】本発明に係る第４実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図５】本発明に係る第５実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図６】本発明に係る第６実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図７】本発明に係る第７実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図８】本発明に係る第８実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図９】本発明に係る第９実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図１０】第９実施例の冷凍システムにおける凝縮器の凝縮発熱量のｐｉ線図を示すグラフである。
【図１１】第９実施例の冷凍システムの蒸発器のみを変形させた例を示す冷凍システムの構成図である。
【図１２】第９実施例の冷凍システムの蒸発器のみを変形させた他の例を示す冷凍システムの構成図である。
【図１３】本発明に係る第１０実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図１４】本発明に係る第１１実施例の冷凍システムを示す構成図である。
【図１５】従来の冷凍システムを示す構成図である。
【符号の説明】
９モータ
１０圧縮機
１１第１ポンプ
１１ａ第３ポンプ
１１ｂ作動軸
１２、１２ｂ凝縮器
１３、１４電磁弁
１３ａ第１冷却水貯蔵容器
１３ｂ第２冷却水貯蔵容器
１３ｃ第１入口
１３ｄ第１出口
１３ｅ第２入口
１３ｆ第２出口
１５受液器
１６ソレノイド弁
１７ａ、１７ｂバイパス管
１８ドライヤー
２２透視鏡
２３逆止弁
２４膨張弁
２５第２ポンプ
２６、２６ｂ蒸発器
２６ｃ板体
２７エジェクター
２７ａ管
２８冷却器
２９液体分離器
３０ハウジング
３２濾過器
４０コントローラ
４２システム外部の温度センサー
４４システム内部の温度センサー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration system, and in particular, in order to increase energy efficiency, recovers energy lost when the refrigerant transfer pressure changes from high pressure to low pressure, and can use it as a power source when increasing the pressure again. And a refrigeration system.
[0002]
[Prior art]
Generally, a compressor in a refrigeration system compresses and pumps a refrigerant. The refrigerant compressed by the compressor changes into a gas state while passing through, for example, a capillary or an expansion valve. As described above, the existing refrigeration system having the refrigerant circulation circuit causes many problems in the refrigerant circulation process. That is, in the existing refrigeration system, when the refrigerant changes from a low pressure to a high pressure, external power is required, but when the refrigerant changes from a high pressure to a low pressure, the pressure is naturally reduced. Power loss has occurred. More specifically, the power used in existing refrigeration systems was simply used to increase the pressure of the refrigerant. However, when the high-temperature and high-pressure refrigerant changes to low-temperature and low-pressure, as described above, the refrigerant changes spontaneously hydrodynamically via the capillary tube and the expansion valve, so that power is lost as a whole.
[0003]
In other words, the energy when the refrigerant changes from high pressure to low pressure is equal to the energy when the refrigerant changes from low pressure to high pressure. As a result, since the energy lost when the refrigerant changes from high pressure to low pressure can be recovered and reused, it is understood that the efficiency of the system can be improved accordingly. That is, when reused for the recovered energy compressor, the energy used for the compressor is reduced correspondingly, and the efficiency of the entire refrigeration system energy can be improved.
[0004]
However, refrigerators do not operate with the simple principles and devices that anyone thinks, and are not operated only by simple high and low pressures, but because of pressure changes and refrigerant state changes. In addition, this device can be said to be a heat pump that transfers heat from a low temperature to a high temperature while a refrigerant circulates in a cycle in a stepwise manner.
[0005]
In such a refrigerating device, the refrigerant circulates through the device, and a passage resistance of the fluid, that is, a flow-through resistance is generated while passing through a long coil and various devices. In a high / low pressure energy exchange device, friction loss of a rotating portion is generated. As a result, heat loss and reduction in volume efficiency occur. Therefore, in order to compensate for these losses, the refrigeration system is substantially supplemented by installing an auxiliary compressor externally on the refrigeration system or an auxiliary motor on the rotating shaft of the high / low pressure energy exchange device. The energy of the large power motor in is eliminated.
[0006]
When a refrigeration system based on such a theory is realized, the cooling / heating water unit of the conventional absorption chiller of water or ammonia-lithium bromide and the absorption cryogenic system are no longer used, and the engine used when the air conditioner is used in the summer of an automobile. No reduction in vehicle speed or fuel consumption due to the load is observed, and no power emergency occurs due to the use of the air conditioner in summer.
[0007]
Hereinafter, such a conventional refrigeration system will be described with reference to FIG.
[0008]
As shown in FIG. 14, a conventional refrigeration system includes a compressor 10 that compresses a refrigerant gas at a high temperature and a high pressure to a condensing pressure, and a cooling fan 12a (a water-cooled type) that compresses the refrigerant compressed by the compressor 10. In this case, water is used instead of air, and other coolants and equipment can be used). A condenser 12 that condenses in a liquid state by heat radiation by blowing air and a liquid refrigerant in a high-temperature and high-pressure state condensed in the condenser 12 are shrunk. An expansion valve 24 that expands into a low-pressure vaporized refrigerant by the action, and while evaporating the refrigerant expanded by the expansion valve 24, cools the air blown by the blower fan 26a by heat exchange using the evaporation heat of the refrigerant, This is a refrigerant circulation cycle including the evaporator 26 for returning the refrigerant gas in the compressor 10.
[0009]
On the other hand, during the refrigeration cycle, the refrigerant needs to continuously change its state from gas to liquid and liquid to gas. If the refrigerant contains moisture, it freezes in the low-temperature parts such as expansion valves and capillaries while circulating in the equipment together with the refrigerant during the freezing process, causing a freeze-closure phenomenon that shuts off the refrigerant circulation circuit. Since the refrigeration apparatus stops, and the state of the refrigerant does not change smoothly (if a refrigerator using ammonia enters water, it is diluted with ammonia water. In the case of a small amount, the apparatus is stopped). Although there is no danger, the evaporation pressure rises during dilution of the water, so that the water must be separated.) Not only does the refrigeration system fail to perform its intended function, but also the refrigeration system corrodes.
[0010]
In order to solve such a problem caused by moisture, in a conventional refrigeration apparatus, a dryer 18 for absorbing moisture contained in the refrigerant (adsorbent of a porous substance such as silica gel) is provided between the condenser 12 and the expansion valve 24. A receiver 15 is provided between the condenser 12 and the dryer 18 for providing only the liquid refrigerant to the expansion valve 24.
[0011]
The dryer 18 has a desiccant and a filter built therein. The desiccant absorbs the moisture of the refrigerant flowing from the condenser 12 to the expansion valve 24, and the filter serves as a foreign substance other than the moisture contained in the refrigerant. Is filtered.
[0012]
The receiver 15 temporarily stores the refrigerant in response to the load fluctuation of the refrigeration cycle, and at the same time, plays a role of separating the uncondensed refrigerant and the uncondensable gas from the liquid refrigerant, and has a fusible plug (Fusible Plug). When the refrigerant is overheated due to an abnormality in the refrigeration system, the refrigeration plug is used to forcibly discharge the refrigerant to protect the system.
[0013]
On the other hand, when the refrigerant gas discharged from the evaporator 26 is not completely evaporated, the discharged refrigerant gas contains a liquid refrigerant, and when the operation of the refrigeration system is stopped, the refrigerant gas is compressed by the evaporator 26. Since the refrigerant gas existing in the pipeline between the compressor 10 and the compressor 10 changes to a liquid state, an inflow of the liquid refrigerant into the compressor 10 occurs.
[0014]
However, since the liquid refrigerant is an incompressible fluid, when the liquid refrigerant flows into the compressor 10, a liquid compression phenomenon occurs, and a hammering noise, ie, a so-called hammering noise, is generated. In addition, since the liquid refrigerant is not compressed, the compressor 10 is burned.
[0015]
Therefore, it is necessary to fundamentally block the inflow of the liquid refrigerant into the compressor 10, and therefore, the liquid refrigerant is separated between the evaporator 26 and the compressor 10 and only the refrigerant gas is supplied to the compressor. A liquid separator 29 for supply is provided.
[0016]
Further, there is a possibility that the inflow of foreign matter into the compressor 10 may damage the compressor 10, and in order to prevent this, a filter 32 for removing foreign matter is provided between the liquid separator 26 and the compressor 10. Is further installed.
[0017]
The reference numeral 16 is a solenoid valve for shutting off the refrigerant, and the reference numeral 22 is a sight glass (transparent mirror).
[0018]
In such a conventional refrigeration system, when the refrigerant passes through the receiver 15, the dryer 18, and the solenoid valve 16, the passage resistance is large. Also, due to the dose control of the expansion valve 24, etc., the liquid is full when the refrigerant passes through the liquid receiver 15, but immediately before the expansion valve 24, it flows while crossing the full and semi-full states. High pressure fluctuation is large.
[0019]
In order to prevent this, the refrigerant in the receiver 15 is always maintained in a full state, but in this case, the size of the receiver 15 needs to be increased, and the amount of the refrigerant charged increases. There is. However, since the use of Freon refrigerant has been restricted since the Montreal Agreement (a contract for restricting the use of Freon refrigerant that destroys the ozone layer), it is necessary to develop a refrigeration system with a low Freon charge. .
[0020]
Further, the liquid separator 29 in the conventional refrigeration system is provided between the evaporator 26 and the compressor 10, and simply bends a liquid separation pipe provided in its housing into a U shape to separate the liquid refrigerant. Has a structure to prevent inflow into the pipe.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a refrigeration system that recovers energy lost when the refrigerant transfer pressure changes from a high pressure to a low pressure in order to increase energy efficiency, and that can be reused when the pressure is increased again. To provide.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
According to a first embodiment of the present invention, there is provided a refrigeration system including a compressor, a condenser, and an evaporator for compressing, condensing, and evaporating a refrigerant; Are installed on the output side of the compressor and the output side of the condenser, respectively, and control the flow rate of the refrigerant and the degree of the high temperature by measuring the temperature and pressure of a part of the refrigerant discharged from the compressor and the condenser. A solenoid valve; a plurality of bypass pipes installed in communication with the plurality of solenoid valves, the plurality of bypass pipes being controlled by the solenoid valves and bypassing to the compressor to recompress a part of the flowing refrigerant; The Venturi principle is applied to a part of the refrigerant from the bypass pipe and the refrigerant fed back from the evaporator to the compressor, which is connected to the pipe and the evaporator, so as to compensate for the energy used by the compressor. Characterized in that it comprises a; Jekuta.
[0023]
It is desirable that the refrigeration system of the present invention further includes a controller for controlling the refrigeration system.
[0024]
Further, a housing is further installed between the ejector and the compressor to connect an output side of the condenser and an input side of the evaporator, and the housing flows refrigerant from the evaporator passing therethrough. It is desirable to completely vaporize.
[0025]
In addition, a first pump and a second pump are further installed between the ejector and the compressor and between the condenser and the evaporator, respectively, and the first pump increases the pressure of the refrigerant flowing from the ejector. Preferably, the second pump is coaxial with the first pump to increase the expansion pressure of the refrigerant flowing from the condenser.
[0026]
In addition, it is preferable that a motor is further installed in the first and second pumps.
[0027]
Preferably, a third pump is further provided between the ejector and the condenser, and the third pump increases the pressure of the refrigerant flowing from the ejector.
[0028]
Preferably, a cooler is further provided between the first pump and the third pump, and the cooler lowers the temperature of the refrigerant flowing from the first pump.
[0029]
A refrigeration system according to the second embodiment of the present invention includes a compressor that compresses and pumps a refrigerant; a condenser that is connected to the compressor and that condenses the refrigerant pumped from the compressor by cooling water; And an evaporator that has two closed internal spaces and is connected to the condenser so that the refrigerant flowing from the condenser evaporates while flowing up, down, left, and right through the internal space. It is characterized by the following.
[0030]
It is desirable that the refrigeration system of the present invention further includes a controller for controlling the refrigeration system.
[0031]
Preferably, the refrigeration system further includes a cooling water storage container for circulating cooling water, and the condenser is installed inside the cooling water storage container.
[0032]
Further, the cooling water storage container is of a two-part type, and a part of the cooling water from another cooling water storage container flows into one of the cooling water storage containers. It is desirable to do so.
[0033]
The above objects and advantages and other features will be apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, many preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The same members as those in the related art (FIG. 14) are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0035]
<Example 1>
FIG. 1 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a first embodiment according to the present invention.
In this embodiment, reference numeral 10 denotes a compressor. The compressor 10 compresses the refrigerant and pumps the compressed refrigerant through the system. As the compression system, a reciprocating operation system, a crank system, a wobble plate system, a rotary system, a scroll system, and the like can be selectively adopted. The refrigerant compressed by the compressor 10 becomes a high-temperature and high-pressure gas.
[0036]
A condenser 12 is connected to the compressor 10. The condenser 12 is connected to the output side of the compressor 10. The condenser 12 changes the refrigerant, which has been converted into a high-temperature and high-pressure gas by the compressor 10, into a high-temperature and high-pressure liquid. This is made possible by the condenser 12 taking away the heat of the refrigerant. This is called condensation. That is, the condenser 12 includes an upper header and a lower header. Each upper and lower header can be interconnected by a plurality of tubes. A plurality of corrugated type heating pins are formed between the tubes. Thus, the cool air supplied from the cooling fan adjacent to the condenser 12 passes through the respective tubes, and the electric heating pins dissipate the heat of the refrigerant passing through the respective tubes by the air. Therefore, the refrigerant that has passed through each tube can change to a liquid state. In this manner, the condenser 12 liquefies the gaseous refrigerant. The refrigerant at this time has a high temperature and a high pressure.
[0037]
The condenser 12 is connected to a receiver tank 15. A solenoid valve 16 is connected to the receiver 15. The solenoid valve 16 blocks the refrigerant from the condenser 12 from being discharged through the receiver 15. A dryer 18 is connected to the solenoid valve 16. The dryer 18 serves to remove moisture from the refrigerant and to filter the refrigerant. To this end, the dryer 18 is provided with a desiccant and a filter, respectively. Therefore, the moisture of the refrigerant is absorbed by the desiccant, and the refrigerant is filtered by the filter.
[0038]
On the other hand, an evaporator 26 is connected to the input side of the compressor 10. The evaporator 26 evaporates the refrigerant and performs heat exchange with another substance from the outside, for example, outside air. The other substances that have undergone heat exchange by the evaporator 26 are deprived of the contained heat by the refrigerant and cooled, and conversely, the refrigerant absorbs the heat and becomes hot. Freezing and / or refrigeration is performed through this process.
[0039]
A liquid separator 29 is provided between the evaporator 26 and the compressor 10 to separate only the liquid refrigerant from the refrigerant discharged from the evaporator 26 and feed back only the gaseous refrigerant to the compressor 10. You. Further, a filter 32 is provided between the liquid separator 29 and the compressor 10. The filter 32 has a function of filtering foreign substances contained in the refrigerant to prevent the compressor 10 from being damaged.
[0040]
In this structure, the expansion valve 24 is connected to the input side of the evaporator 26. The expansion valve 24 changes the high-pressure liquid state refrigerant into a low-pressure refrigerant. The low-pressure refrigerant changed by the expansion valve 24 in this manner easily evaporates in the evaporator 26 and takes away surrounding heat. This is called heat of evaporation. The expansion valve 24 that performs such a function operates the pressure transmission rod according to the expansion displacement of the diaphragm due to the temperature inside the thermal room to adjust the opening degree (degree of opening) of the high-pressure refrigerant flow path. A pressure equalizing method or an external pressure equalizing method in which the degree of opening of a high-pressure refrigerant flow path is adjusted by expansion displacement of a diaphragm by a capillary tube can be used.
[0041]
In this structure, a liquid receiver 15 is provided between the condenser 12 and the dryer 18. The receiver 15 serves to store and discharge the high-pressure refrigerant from the condenser 12. The receiver 15 in this embodiment is smaller than the conventional one, and it is not necessary to install the receiver 15 as needed. Numerals 12a and 26a are a cooling fan and a blower fan, respectively.
[0042]
According to the present embodiment, bypass pipes 17a and 17b are installed on the output sides of the compressor 10 and the condenser 12, respectively. Each bypass pipe 17a, 17b is connected to the input side of an ejector 27. The output side of the ejector 27 is connected to the filter 32. The ejector 27 serves to discharge or condense surrounding vapor and heat by injecting high-pressure refrigerant from a nozzle. Electromagnetic valves 13 and 14 for controlling the respective bypass pipes 17a and 17b are installed in the respective bypass pipes 17a and 17b.
[0043]
The refrigerant discharged from the evaporator 26 is supplied to the ejector 27, and the ejector 27 collects the refrigerant by a venturi method. The ejector 27 is provided with a check valve 23 for preventing the refrigerant from flowing back to the evaporator 26 again. Reference numeral 22 denotes a see-through scope.
[0044]
Therefore, the low-pressure refrigerant moves to the compressor 10 through the evaporator 26, the liquid separator 29, and the filter 32 by the driving of the compressor 10, and the refrigerant that has moved to the compressor 10 is converted into a high-temperature high-pressure gas by the compressor 10. The refrigerant is compressed by the refrigerant in the state and moves to the condenser 12 again. The condenser 12 condenses the high-pressure gaseous refrigerant and changes it to a high-pressure liquid refrigerant. The refrigerant thus changed to the high-pressure liquid state moves to the dryer 18 via the solenoid valve 16, and the dryer 18 filters moisture and foreign substances of the refrigerant.
[0045]
In this process, the temperature and pressure of a part of the high-temperature (hot) refrigerant from the compressor 10 and the condenser 12 are measured by the solenoid valves 13 and 14, and the measured signals are used to operate the solenoid valves 13 and 14. Is controlled. The refrigerant that has passed through the electromagnetic valves 13 and 14 is supplied to the ejector 27 via the respective bypass pipes 17a and 17b. The ejector 27 injects the refrigerant into the nozzles and feeds the refrigerant back to the compressor 10. Thereafter, the ejector 27 compensates for the pressure reduction and pressure on the input side of the compressor 10. Thereby, the performance of the compressor 10 is improved, and the use of power can be reduced. The ejector 27 collects the refrigerant from the evaporator 26 in a venturi type.
[0046]
Therefore, according to the present embodiment, the flow rate of the refrigerant and the degree of high temperature (hot) are controlled by the solenoid valves 13 and 14 when the pressure of the evaporator 26 decreases and the condensing pressure increases. As a result, the present embodiment can achieve an improvement in the capacity of the entire system and a reduction in the power usage of the compressor. Further, it can be seen that when the present embodiment is used for a general refrigerator, an air conditioner, a heat pump, or the like, the performance thereof is improved and the power source can be significantly reduced.
[0047]
<Example 2>
FIG. 2 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a second embodiment according to the present invention. The same members as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and a separate description will be omitted to avoid redundant description.
[0048]
As shown in the figure, the overall structure of the second embodiment is almost the same as that of the first embodiment. However, this embodiment is different from the first embodiment only in that it further includes a housing 30, and the housing 30 will be described below. The housing 30 is installed between the ejector 27 and the filter 32. Preferably, the housing 30 is installed on a pipe 27a connecting the ejector 27 and the filter 32. This tube 27a passes through the inside of the housing 30. The housing 30 is connected to an output side of the dryer 18 and an input side of the expansion valve 24. Therefore, the high-temperature refrigerant discharged from the dryer 18 moves to the expansion valve 24 via the housing 30. Such a housing 30 is of a bore type.
[0049]
Therefore, the refrigerant that moves from the evaporator 26 to the compressor 10 via the ejector 27 and the filter 32 becomes a complete gas. That is, the refrigerant moves to the compressor 10 in a completely gas state containing no liquid. In other words, since the inside of the housing 30 is filled with the high-temperature refrigerant, the refrigerant from the evaporator 26 passing through the housing 30 acquires heat while passing through the pipe 27a, and is compressed in a completely vaporized gas state. Move to machine 10. For this reason, the liquid separator 29 is omitted in the present embodiment. Therefore, the compressor 10 does not need to use excess energy to compress the refrigerant in the liquid state into the gas state as in the related art, and as a result, the energy use of the compressor 10 is significantly reduced.
[0050]
Further, the high-temperature refrigerant from the dryer 18 in the housing 30 is deprived of heat and moves to the expansion valve 24 in a state where the temperature has decreased to some extent, and the temperature of the refrigerant in this state further decreases through the expansion valve 24. Therefore, the latent heat of the evaporator 26 that evaporates the refrigerant to generate the heat of evaporation increases. Therefore, the refrigeration performance of the entire system is significantly improved.
[0051]
<Example 3>
FIG. 3 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a third embodiment according to the present invention. In the third embodiment, the same members as those in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0052]
As shown in the figure, the entire structure of the third embodiment is almost the same as that of the second embodiment. However, the present embodiment is different from the second embodiment only in that the first and second pumps 11 and 25 are further included. Hereinafter, the first and second pumps 11 and 25 will be described. The first pump 11 serves to increase the pressure, and the second pump 25 serves to expand the refrigerant. At this time, the compressor 10 plays only an auxiliary role. The first and second pumps 11, 25 operate on the same operating shaft 11b as shown. The refrigerant from the evaporator 26 flows into the input side of the first pump 11, and the compressor 10 is connected to the output side. The refrigerant from the housing 30 flows into the input side of the second pump 25, and the evaporator 26 is connected to the output side.
[0053]
Therefore, high-pressure refrigerant flows into the second pump 25 from the housing 30. Further, the high-pressure refrigerant changes into a low-temperature and low-pressure liquid state refrigerant while passing through the second pump 25. In this process, a pressure difference is generated in the second pump 25 due to a change in pressure of the refrigerant, and kinetic energy is generated. This kinetic energy is transmitted to the power shaft 11b included in the second pump 25, so that the operating shaft 11b rotates the first pump 11. This means that the kinetic energies of the first and second pumps 11, 25 are the same, and for this reason no external energy is required to operate the first and second pumps 11, 25.
[0054]
In addition, since the pressure of the refrigerant flowing into the compressor 10 is greatly increased by the first pump 11, the energy use of the compressor 10 for changing the refrigerant to a high-pressure refrigerant is correspondingly reduced. Further, the refrigerant expanded by the second pump 25 is further converted to a low-pressure refrigerant through the expansion valve 24, so that the evaporator 26 can easily evaporate the refrigerant. As a result, the latent heat of the evaporator 26 increases. Therefore, the refrigeration performance of the entire system is significantly improved.
[0055]
In a general refrigeration system, friction loss due to rotation occurred in a plurality of devices that exchange heat, and kinetic fluid resistance occurred in a refrigerant circulating in the system. Therefore, in order to use the refrigeration system more efficiently, it was necessary to compensate for friction loss and resistance. In the third embodiment, this compensation is obtained from the compressor 10 serving as an auxiliary. That is, this compensation can be sufficiently obtained by controlling the compressor 10. The control of the compressor 10 can be arbitrarily adjusted according to the convenience of the user, and the entire system can be controlled by the control of the compressor 10.
[0056]
Further, in the present embodiment, by controlling the first and second pumps 11 and 25, the refrigerant can be changed from a sufficiently high pressure to a low pressure or from a low pressure to a high pressure. The first and second pumps 11 and 25 may be operated in a vane type, a piston type, a scroll type, a gear type, a diaphragm type, a bellows type, a rotary positive displacement type or a rotary turbo type. Can be taken selectively.
[0057]
<Example 4>
FIG. 4 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a fourth embodiment according to the present invention. In the fourth embodiment, the same members as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0058]
As shown in the figure, the overall structure of the fourth embodiment is almost the same as that of the third embodiment. However, this embodiment differs from the third embodiment only in that it further includes a motor 9. Hereinafter, the motor 9 will be described. The motor 9 is connected to the operating shaft 11b to operate the first and second pumps 11 and 25. In this embodiment, unlike the third embodiment, no compressor was employed. This is because the first and second pumps 11, 25 can sufficiently fulfill the role of a compressor. On this basis, the circuit from the condenser 12 is connected to the first pump 11. As described in the third embodiment, the compressor is used for compensating for the friction loss and the resistance due to the flow of the refrigerant. In the present embodiment, the motor 9 is in charge of this compensation. Therefore, the structure of the present embodiment is simplified, and the production cost can be reduced. Further, in this embodiment, since the energy recovered from the expansion valve 24 is used as energy for compressing the refrigerant, the performance of the entire system is improved, and the energy efficiency is significantly improved.
[0059]
Normally, when the compressor operates, heat is generated from the compressor, and when the refrigerant is compressed, heat is also generated. However, this heat shortens the life of the entire system. Therefore, in this embodiment, in which the compressor is omitted, the effects of reducing energy and extending the life can be obtained.
[0060]
<Example 5>
FIG. 5 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a fifth embodiment according to the present invention. In the fifth embodiment as well, the same members as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0061]
As shown in the figure, the overall structure of the fifth embodiment is almost the same as that of the fourth embodiment. However, the present embodiment is different from the fourth embodiment only in that there is no liquid receiver. Other configurations and operations are the same as those of the first to fourth embodiments.
[0062]
<Example 6>
FIG. 6 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a sixth embodiment according to the present invention. Also in the sixth embodiment, the same members as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0063]
As shown in the figure, the overall structure of the sixth embodiment is almost the same as that of the fifth embodiment. However, the present embodiment is different from the fifth embodiment only in that it further includes a third pump 11a and a liquid receiver 15. Hereinafter, the third pump 11a and the liquid receiver 15 will be described. The liquid receiver 15 is located at the same position as in the first embodiment, and fulfills its role. The third pump 11a is operated by an operation shaft 11b operated by the motor 9. The third pump 11a serves to increase the pressure of the refrigerant like the first pump 11. That is, the third pump 11a serves to flow the refrigerant from the evaporator 26 and increase the pressure. More specifically, the third pump 11a serves to flow the refrigerant from the ejector 27 and increase the pressure as in the first pump 11. Therefore, it can be said that this embodiment has a two-stage compression cycle structure. As described above, the refrigerant sufficiently compressed through the first and third pumps 11 and 11a moves to the condenser 12, and the condenser 12 can more easily change the refrigerant into a high-temperature and high-pressure liquid state. . Therefore, the energy used for the condenser 12 is greatly reduced. This significantly improves the energy efficiency of the overall system.
[0064]
<Example 7>
FIG. 7 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a seventh embodiment according to the present invention. In the seventh embodiment, the same members as those in the respective embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0065]
As shown in the figure, the overall structure of the seventh embodiment is almost the same as that of the sixth embodiment. However, the present embodiment differs from the sixth embodiment only in that it includes a cooler 28. Hereinafter, the cooler 28 will be described. The cooler 28 is installed between the first pump 11 and the third pump 11a to improve the performance. The inlet end of the cooler 28 is a first pump 11 for increasing the pressure in the first order. The outlet end of the cooler 28 is connected to a third pump 11a for increasing the pressure in the second order. As described above, in the present embodiment, the refrigerant that has passed through the first pump 11 for increasing the primary pressure flows into the third pump 11a for increasing the secondary pressure after passing through the cooler 28, whereby the refrigeration is performed. Cycle performance can be improved.
[0066]
Example 8
FIG. 8 is a configuration diagram showing a refrigeration system according to an eighth embodiment of the present invention. Also in the eighth embodiment, the same members as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0067]
As shown in the figure, the entire structure of the eighth embodiment is almost the same as that of the seventh embodiment. However, this embodiment is different from the seventh embodiment only in that there is no liquid receiver.
Other configurations and operations are the same as those of the seventh embodiment, and a separate description is omitted.
[0068]
<Example 9>
FIG. 9 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a ninth embodiment according to the present invention, and FIG. 10 is a graph showing a pi diagram of a condensation heat generation amount of a condenser in the refrigeration system of the ninth embodiment. The same members as those in the first to eighth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0069]
As shown in the figure, the present embodiment includes a compressor 10 for compressing a refrigerant. A condenser 12b is connected to an output side of the compressor 10. In the condensers 12 of the first to eighth embodiments, the refrigerant was condensed by cold wind. However, the condenser 12b of this embodiment condenses the refrigerant with the cooling water (that is, the condensed water). Of course, the condenser 12b of this embodiment has the same structure as the condenser 12 of the first to eighth embodiments. For this purpose, the condenser 12b of this embodiment is installed inside the cooling water storage container 13 in which the cooling water circulates. That is, the inside of the cooling water storage container 13 is a medium-hole type, and the refrigerant can be condensed by the cooling water by installing the condenser 12b therein. The cooling water storage container 13 is of a two-part type. That is, the cooling water storage container 13 is divided into a first cooling water storage container 13a installed below the condenser 12b and a second cooling water storage container 13b installed above the condenser 12b.
[0070]
In this structure, the first cooling water storage container 13a has a first inlet 13c and a first outlet 13d on the upper and lower sides, respectively. The cooling water flows in through the first inlet 13c and is discharged through the first outlet 13d, and can circulate inside the first cooling water storage container 13a. The second cooling water storage container 13b also has a second inlet 13e and a second outlet 13f on the upper and lower sides, respectively. The cooling water flows through the second inlet 13e and is discharged through the second outlet 13f, so that it can circulate inside the second cooling water storage container 13b.
[0071]
However, in this embodiment, a part of the cooling water discharged from the first cooling water storage container 13a circulates again in the second cooling water storage container 13b. This aims at reducing the dose of the condenser 13a by recirculating a part of the cooling water circulated through the first cooling water storage container 13a to the second cooling water storage container 13b. This has the advantage that the efficiency of the condenser 12b is greatly improved and the condenser line of the condenser 12b is shortened.
[0072]
The effect will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, the X-axis indicates enthalpy (i), that is, heat content, and the Y-axis indicates pressure (P). In the pi diagram, the isothermal / isothermal section indicates cooling water discharged after circulating through the first cooling water storage container 13a (hereinafter, referred to as “first cooling water”). The superheat removal section indicates the cooling water (hereinafter, referred to as “second cooling water”) discharged after a part of the first cooling water circulates through the second cooling water storage container 13b. In such a pi diagram, the isothermal / isothermal section indicates a pure condensation heat value with respect to the first cooling water. Therefore, when examining the pi diagram, it can be seen that the overheat removal section for the second cooling water is smaller than the condensation heat generation amount for the first cooling water. On this basis, when a part of the first cooling water from the first cooling water storage container 13a is recirculated to the second cooling water storage container 13b, the dose of the entire condenser 12b is reduced. Accordingly, the efficiency of the condenser 12b is increased, thereby shortening the condensation line of the condenser 12b. As a result, the refrigerant content of the condenser 12b decreases.
[0073]
According to the experiment of the inventor, for example, if the temperature of the first cooling water flowing into the first inlet 13c of the first cooling water storage container 13a is 30 ° C., the first cooling water discharged to the first outlet 13d Was found to be approximately 45 ° C. A part of the first cooling water at 45 ° C. was circulated again to the second cooling water storage container 13b, and the temperature of the second cooling water discharged to the second outlet 13f was measured to be approximately 70 ° C. I understood. Thereby, the characteristics shown in the pi diagram can be sufficiently proved.
[0074]
In this embodiment, the refrigerant condensed in the condenser 12b is frozen and / or refrigerated via the solenoid valve 16, the dryer 18, the housing 30, the expansion valve 24, and the evaporator 26b as described above. . In the ninth embodiment, the refrigerant from the evaporator is fed back to the compressor 10 via the pipe 27a passing through the housing 30 and the filter 32. The ninth embodiment performs freezing and / or refrigeration through such a circulation circuit.
[0075]
In this process, the evaporator 26b of this embodiment has a different structure from the evaporator 26 of the first and eighth embodiments. This is to reduce the resistance generated when the refrigerant passes through the evaporator 26b and the residual amount thereof. The evaporator 26 used in the first to eighth embodiments has a general structure. The evaporator 26 includes a plurality of refrigerant tubes, and the plurality of refrigerant tubes are generally long. Therefore, when the refrigerant passes through the plurality of refrigerant tubes, the kinematic fluid resistance increases. Moreover, since each refrigerant pipe was long, a large amount of refrigerant remained inside each refrigerant pipe. For this reason, the performance of the evaporator 26 was greatly reduced.
[0076]
Therefore, the evaporator 26b in the present embodiment is provided to improve such a problem. The evaporator 26b has two closed internal spaces. A plurality of plate bodies 26b are installed in each of the internal spaces, and form vertical, zigzag-type communicable flow paths. Therefore, the refrigerant flowing from the expansion valve 24 flowing into the input side of each internal space evaporates while passing through the zigzag flow path formed by the plurality of plates 26 c, that is, is discharged toward the filter 32. It can be seen that with this structure, the distance of the refrigerant passing through the evaporator 26b has been significantly reduced. Further, since the inside of the evaporator 26b is divided into two, the passage length of the refrigerant is further reduced. In addition, the longer the distance between the plurality of plate bodies 26c, the lower the resistance when the refrigerant passes. However, this distance must be limited within a range for maintaining the original function of the evaporator 26b. Therefore, the resistance of the refrigerant passing through the evaporator 26b having this structure and the residual amount thereof are significantly reduced.
[0077]
The evaporator 26b can be modified into various structures as shown in FIGS. 11 and 12, for example. That is, FIG. 11 shows an evaporator 26b having a structure in which a plurality of plates 26c forming a flow path in two sealed internal spaces are installed in a zigzag shape on the left and right, and FIG. The evaporator 26b having only a space is shown. The evaporator 26b of FIG. 12 aims at reducing the resistance of the refrigerant and the residual amount thereof by alternately passing the refrigerant through the respective internal spaces.
[0078]
<Example 10>
FIG. 13 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a tenth embodiment according to the present invention. The same members as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
[0079]
As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a compressor 10. The compressor 10 plays an auxiliary role in this embodiment. That is, this embodiment includes the first and second pumps 11 and 25 included in the third embodiment described above, so that the compressor 10 is different from the first and second pumps 11 and 25 in this embodiment. Play an auxiliary role. In this embodiment, the refrigerant is frozen and / or refrigerated via the compressor 10, the condenser 12, the solenoid valve 16, the dryer 18, the housing 30, the second pump 25, and the evaporator 26. Further, in this embodiment, the refrigerant from the evaporator 26 is fed back to the compressor 10 via the pipe 27a passing through the housing 30 and the first pump 11. In this embodiment, freezing and / or refrigeration is performed through such a circulation circuit of the refrigerant. Further, since the present embodiment having such a circulation circuit can be sufficiently understood from the structures of the first to ninth embodiments, the description thereof is omitted.
[0080]
<Example 11>
FIG. 14 is a configuration diagram showing a refrigeration system of an eleventh embodiment according to the present invention. In the eleventh embodiment also, the same members as those in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and a separate description is omitted.
[0081]
As shown in the figure, the overall structure of this embodiment is almost the same as that of the tenth embodiment. However, this embodiment is different from the tenth embodiment in that a motor 9 is further provided instead of the compressor. Hereinafter, the compressor and the motor 9 will be described. This embodiment is different from the tenth embodiment in that the motor 9 included in the fourth and fifth embodiments is installed. Therefore, in this embodiment, a compressor is not required. In the eleventh embodiment, the refrigerant is frozen and / or refrigerated via the condenser 12, the solenoid valve 16, the dryer 18, the housing 30, the second pump 25, and the evaporator 26. In this embodiment, the refrigerant from the evaporator 26 is fed back to the pipe 27a passing through the housing 30 and to the first pump 11. In this embodiment, freezing and / or refrigeration is performed through such a circulation circuit of the refrigerant. Further, the structure of the present embodiment having the circulating circuit can be sufficiently understood from the structures of the first to ninth embodiments, and a description thereof will be omitted.
[0082]
The tenth and eleventh embodiments having such a structure include the controller 40, respectively. The controller 40 automatically controls the entire system based on signals input from sensors installed in each device constituting the system. The controller 40 can change a program according to a user's need, for example, a set value. Therefore, the user can operate the controller 40 to conveniently control the entire system of the tenth and eleventh embodiments. The controller 40 controls the rotation speed of the motor installed in each device of the tenth and eleventh embodiments by analog, digital, phase hertz, or the like.
[0083]
That is, a signal from the second pump 25 for informing the controller 40 of the detection of the detection of the water content of the refrigerant, a signal from the output side of the condenser 12 for notifying the appropriate condensation of the refrigerant, and an appropriate evaporation of the refrigerant. A signal from the evaporator 26 for notifying the propriety and a signal from the first pump 11 for notifying whether the pressure of the refrigerant is appropriately increased are input. The controller 40 also receives a signal corresponding to a change in pressure from the second pump 25. Therefore, the controller 40 controls the operation of each device by reading based on the signal transmitted from each device. Further, the controller 40 adjusts the mutual volume balance between the first and second pumps 11 and 25. Further, the controller 40 controls on / off of the compressor 10 and the motor 9 in the tenth embodiment. Further, a temperature sensor 44 outside the system and a temperature sensor 44 inside the system may be further connected to the controller 40. Therefore, the controller 40 can control the entire system based on the measured temperature signals output from the respective temperature sensors 42 and 44.
[0084]
The control circuit including the controller 40 functions to efficiently control the systems of the tenth and eleventh embodiments. Accordingly, the tenth and eleventh embodiments can more effectively achieve the object of the present invention. It is clear that the control circuit including the controller 40 can be sufficiently applied to the structures of the first to ninth embodiments.
[0085]
Although the present invention has been described with particular reference to specific embodiments, it is apparent that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. . Therefore, the detailed description and the accompanying drawings of the present invention should not be construed as limiting the technical idea of the present invention, but as merely illustrative.
[0086]
[Effect of the invention]
As described above, the present invention has an effect of improving the energy efficiency of the entire system by collecting and reusing the energy when the refrigerant changes from high pressure to low pressure. Further, the present invention has an effect of providing a refrigeration system having a simple structure and a low price. Further, the present invention is applied to conventional refrigerators, air conditioners, heat pumps, and the like, and has the effects of improving the performance of these and reducing energy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a refrigeration system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a refrigeration system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a refrigeration system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a refrigeration system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a sixth embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a seventh embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a refrigeration system according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a ninth embodiment according to the present invention.
FIG. 10 is a graph showing a pi diagram of a condensation heat generation amount of a condenser in the refrigeration system of the ninth embodiment.
FIG. 11 is a configuration diagram of a refrigeration system showing an example in which only the evaporator of the refrigeration system of the ninth embodiment is modified.
FIG. 12 is a configuration diagram of a refrigeration system showing another example in which only the evaporator of the refrigeration system of the ninth embodiment is modified.
FIG. 13 is a configuration diagram showing a refrigeration system of a tenth embodiment according to the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram showing a refrigeration system of an eleventh embodiment according to the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram showing a conventional refrigeration system.
[Explanation of symbols]
9 Motor
10 Compressor
11 First pump
11a Third pump
11b Working axis
12, 12b condenser
13, 14 solenoid valve
13a first cooling water storage container
13b Second cooling water storage container
13c 1st entrance
13d 1st exit
13e 2nd entrance
13f 2nd exit
15 Liquid receiver
16 Solenoid valve
17a, 17b bypass pipe
18 Hair dryer
22 Fluoroscopy
23 Check valve
24 expansion valve
25 Second pump
26, 26b Evaporator
26c plate
27 Ejector
27a tube
28 Cooler
29 Liquid separator
30 Housing
32 filter
40 Controller
42 External temperature sensor
44 Temperature sensor inside the system

Claims

A refrigerant circulation unit including a compressor, a condenser and an evaporator to compress, condense and evaporate the refrigerant;
It is installed at the output side of the compressor and the output side of the condenser, respectively, and measures the temperature and pressure of a part of the refrigerant discharged from the compressor and the condenser to control the flow rate of the refrigerant and the degree of the high temperature. A plurality of solenoid valves;
A plurality of bypass pipes installed in communication with the plurality of solenoid valves and controlled by the solenoid valves to bypass the compressor to recompress a portion of the flowing refrigerant; and
An ejector that is connected to a bypass pipe and the evaporator and compensates for the energy used by the compressor by applying the Venturi principle to a part of the refrigerant from the bypass pipe and the refrigerant fed back from the evaporator to the compressor. A refrigeration system comprising:

The refrigeration system according to claim 1, further comprising a controller for controlling the refrigeration system.

A housing is further installed between the ejector and the compressor to connect an output side of the condenser and an input side of the evaporator, and the housing completely prevents the refrigerant flowing from the evaporator passing through the interior. The refrigeration system according to claim 1, wherein the refrigeration system is configured to be vaporized.

A first pump and a second pump are further installed between the ejector and the compressor and between the condenser and the evaporator, and the first pump increases the pressure of the refrigerant flowing from the ejector, 4. The refrigeration system according to claim 3, wherein said second pump is coaxial with said first pump to increase the expansion pressure of the refrigerant flowing from said condenser.

The refrigeration system according to claim 4, wherein a motor is further provided in the first and second pumps.

6. The refrigeration system according to claim 5, wherein a third pump is further provided between the ejector and the condenser, and the third pump increases a pressure of a refrigerant flowing from the ejector.

7. The apparatus according to claim 6, wherein a cooler is further provided between the first pump and the third pump, and the cooler lowers the temperature of the refrigerant flowing from the first pump. Refrigeration system.

A compressor for compressing and pumping the refrigerant;
A condenser connected to the compressor, wherein a refrigerant pumped from the compressor is condensed by cooling water; and
An evaporator having two closed internal spaces and connected to the condenser, wherein a refrigerant flowing from the condenser evaporates while flowing up, down, left and right through the internal space. Refrigeration system.

9. The refrigeration system according to claim 8, further comprising a controller for controlling the refrigeration system.

9. The refrigeration system according to claim 8, wherein the refrigeration system further comprises a cooling water storage container for circulating cooling water, and the condenser is installed inside the cooling water storage container.

The cooling water storage container is of a two-part type, and a part of the cooling water from another cooling water storage container flows into any one of the cooling water storage containers. The refrigeration system according to claim 10, wherein: