JP2006023027A - Refrigerant cooling circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば断熱筐体の庫内の冷却を行うための冷媒循環経路を形成する冷媒冷却回路に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant cooling circuit that forms a refrigerant circulation path for cooling, for example, an interior of a heat insulating housing.
従来、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍ショーケース・冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサなどの断熱筐体の冷却庫内を冷却するための冷媒冷却回路が知られている。冷媒冷却回路は、主に圧縮機、放熱器、絞り部、蒸発器を経て冷媒を循環する冷媒循環経路を形成してある。そして、冷媒冷却回路を循環する冷媒としては、地球環境に対する影響の少ない冷媒が使用してある。例えば、不燃性、安全性、不腐食性を有し、さらにオゾン層への影響が少ないなどの点で、二酸化炭素を冷媒として使用してある(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a refrigerant cooling circuit for cooling the inside of a refrigerator of a heat insulating housing such as a vending machine, a refrigerator, a freezer showcase / refrigerated showcase, or a beverage dispenser is known. The refrigerant cooling circuit forms a refrigerant circulation path for circulating the refrigerant mainly through the compressor, the radiator, the throttle unit, and the evaporator. As the refrigerant circulating in the refrigerant cooling circuit, a refrigerant having little influence on the global environment is used. For example, carbon dioxide is used as a refrigerant in that it has nonflammability, safety, and non-corrosion properties and has little influence on the ozone layer (see, for example, Patent Document 1).
また、上記冷媒冷却回路では、蒸発器が断熱筐体の冷却庫に配置してあり、冷媒循環経路への冷媒の循環運転時に伴って結露水などが排水として発生する。この排水は、冷却庫の外部の蒸発皿に導かれる。蒸発皿には、蒸発パイプが設けてある。蒸発パイプは、圧縮機と放熱器との間の経路に設けてある。そして、蒸発皿に導かれた排水は、高温高圧の二酸化炭素が通過する蒸発パイプによって加熱されて蒸発する。このとき、蒸発パイプでは、排水によって蒸発パイプに通過する二酸化炭素を予冷する。 Further, in the refrigerant cooling circuit, the evaporator is disposed in the cooler of the heat insulating housing, and condensed water or the like is generated as drainage during the refrigerant circulation operation to the refrigerant circulation path. This drainage is led to an evaporating dish outside the refrigerator. The evaporating dish is provided with an evaporating pipe. The evaporation pipe is provided in the path between the compressor and the radiator. And the waste_water | drain guide | induced to the evaporating dish is heated and evaporated by the evaporation pipe through which a high-temperature / high-pressure carbon dioxide passes. At this time, in the evaporation pipe, carbon dioxide passing through the evaporation pipe is drained by drainage.
ところで、冷媒冷却回路の冷媒として二酸化炭素を使用すると、当該二酸化炭素の臨界温度が約31℃と低いことから、従前の冷媒(例えばHFC冷媒(ハイドロフルオロカーボン))を使用したときと比較してはるかに圧力が高くなる。このため、圧縮機の内部における摩擦、冷媒漏れなどを防止する冷凍機油には粘度の高いものが使用される。しかし、圧縮機では、その内部に冷凍機油を完全に封止することが困難であり、冷媒循環経路の循環運転時に圧縮機から冷凍機油が吐出されることになる。すなわち、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことになる。 By the way, when carbon dioxide is used as the refrigerant in the refrigerant cooling circuit, the critical temperature of the carbon dioxide is as low as about 31 ° C., so that it is far more than when a conventional refrigerant (for example, HFC refrigerant (hydrofluorocarbon)) is used. Pressure increases. For this reason, the thing with a high viscosity is used for the refrigerating machine oil which prevents the friction in a compressor, a refrigerant | coolant leak, etc. However, in the compressor, it is difficult to completely seal the refrigerating machine oil therein, and the refrigerating machine oil is discharged from the compressor during the circulation operation of the refrigerant circulation path. That is, the refrigerating machine oil discharged from the compressor is returned to the compressor again through the radiator, the throttle unit, and the evaporator.
しかしながら、従来の冷媒冷却回路では、蒸発パイプにおいて冷凍機油が滞留するため、圧縮機から吐出した冷凍機油を冷媒循環経路に循環させて圧縮機に戻すことが難しい。これは、二酸化炭素と冷凍機油との相溶性が悪く、かつ、上述したように粘度の高い冷凍機油が使用されていることによる。蒸発パイプは、従前では内径がφ4.75mmであるため粘度の高い冷凍機油では流速が遅く送りが悪くなる。また、従前の蒸発パイプでは、側方に向かって螺旋形状をなして形成してあるため、この螺旋形状の複数の下部が冷凍機油を滞留するトラップとなって冷凍機油の送りが悪くなる。 However, in the conventional refrigerant cooling circuit, since the refrigeration oil stays in the evaporation pipe, it is difficult to circulate the refrigeration oil discharged from the compressor through the refrigerant circulation path and return it to the compressor. This is because the compatibility between the carbon dioxide and the refrigerating machine oil is poor and the refrigerating machine oil having a high viscosity is used as described above. Conventionally, the inner diameter of the evaporating pipe is φ4.75 mm, so that the flow rate is slow and the feeding is poor with a refrigerating machine oil having a high viscosity. Further, since the conventional evaporation pipe is formed in a spiral shape toward the side, a plurality of lower portions of the spiral shape serve as traps for retaining the refrigerating machine oil, and the refrigerating machine oil is poorly fed.
本発明は、上記実情に鑑みて、蒸発パイプに関して冷凍機油の送りを向上することができる冷媒冷却回路を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the refrigerant | coolant cooling circuit which can improve the feed of refrigeration oil regarding an evaporation pipe in view of the said situation.
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る冷媒冷却回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成して、前記蒸発器から得た排水を蒸発させる蒸発手段を前記冷媒循環経路の高圧側に設けた冷媒冷却回路において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合に、前記蒸発パイプの内径をφ3〜3.16mmとしたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a refrigerant cooling circuit according to
本発明の請求項2に係る冷媒冷却回路は、上記請求項1において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が略7MPaであって冷凍機油の粘度指数が略100である場合に、前記蒸発パイプの内径を略φ3.16mmとしたことを特徴とする。 The refrigerant cooling circuit according to a second aspect of the present invention is the refrigerant cooling circuit according to the first aspect, wherein the evaporating means has an evaporating pipe that guides the refrigerant discharged from the compressor and the refrigerating machine oil and passes it through the drainage of the evaporator. When the pressure on the high pressure side is approximately 7 MPa and the viscosity index of the refrigerating machine oil is approximately 100, the inner diameter of the evaporation pipe is approximately φ3.16 mm.
本発明の請求項3に係る冷媒冷却回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒の流量を調節する絞り部と、前記絞り部から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に帰還させる蒸発器と有した冷媒循環経路を形成して、前記蒸発器からの排水を蒸発させる蒸発手段を前記冷媒循環経路の高圧側に設けた冷媒冷却回路において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプを形成してなることを特徴とする。 A refrigerant cooling circuit according to a third aspect of the present invention includes a compressor that compresses the refrigerant, a radiator that dissipates the refrigerant supplied from the compressor, and a throttle that adjusts the flow rate of the refrigerant supplied from the radiator. And an evaporator for evaporating the refrigerant supplied from the throttle and returning it to the compressor to form a refrigerant circulation path, and evaporating means for evaporating the waste water from the evaporator, the refrigerant circulation path In the refrigerant cooling circuit provided on the high-pressure side, the evaporating means has an evaporating pipe that guides the refrigerant and refrigerating machine oil discharged from the compressor and passes through the waste water of the evaporator, and the pressure on the high-pressure side is 6 When the viscosity index of the refrigerating machine oil is 76 to 100 MPa, the conduction part that guides the refrigerant and the refrigerating machine oil from the upper side to the lower side, and the only one from the lower side to the upper side on the downstream side of the conduction part There is Freezing machine refrigeration oil oil was temporarily stay stagnant while the a characterized by comprising forming said evaporation pipe by the retention portion to flow by the pressure of the refrigerant.
本発明の請求項4に係る冷媒冷却回路は、上記請求項3において、前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が略7MPaであって冷凍機油の粘度指数が略100である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプを形成してなることを特徴とする。 A refrigerant cooling circuit according to a fourth aspect of the present invention is the refrigerant cooling circuit according to the third aspect, wherein the evaporating means has an evaporating pipe formed by introducing the refrigerant discharged from the compressor and the refrigerating machine oil and passing it through the waste water of the evaporator. When the pressure on the high-pressure side is about 7 MPa and the viscosity index of the refrigerating machine oil is about 100, a conduction part that guides the refrigerant and the refrigerating machine oil from above to below, and on the downstream side of the conduction part, The evaporating pipe is formed with a staying section that is provided only upward from the top and that causes the refrigerating machine oil to flow with the pressure of the refrigerant while temporarily retaining the refrigerating machine oil.
本発明の請求項5に係る冷媒冷却回路は、上記請求項3または4において、前記滞留部は、略50mmの高低差で設けてあることを特徴とする。 The refrigerant cooling circuit according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the third or fourth aspect, the staying portion is provided with a height difference of about 50 mm.
本発明の請求項6に係る冷媒冷却回路は、上記請求項1〜5のいずれか1つにおいて、前記圧縮機は、第1圧縮機で圧縮した冷媒をさらに第2圧縮機で圧縮するものであり、前記蒸発手段は、前記第2圧縮機の出口側に設けてあることを特徴とする。 A refrigerant cooling circuit according to a sixth aspect of the present invention is the refrigerant cooling circuit according to any one of the first to fifth aspects, wherein the compressor further compresses the refrigerant compressed by the first compressor by the second compressor. And the evaporation means is provided on the outlet side of the second compressor.
本発明の請求項7に係る冷媒冷却回路は、上記請求項1〜6のいずれか一つにおいて、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。 A refrigerant cooling circuit according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to sixth aspects, the refrigerant is carbon dioxide.
本発明に係る冷媒冷却回路は、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合に、前記蒸発パイプの内径をφ3〜3.16mmとしてある。このため、冷媒にともなって冷凍機油が蒸発パイプに到達したとき、当該冷凍機油を圧送し得る流速を冷媒に付与するので、冷凍機油を蒸発パイプ内に滞留させず通過させることができる。この結果、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことができる。特に、高圧側の圧力が略7MPaであって冷凍機油の粘度指数が略100である場合に、蒸発パイプの内径を略φ3.16mmとすることが好ましい。 In the refrigerant cooling circuit according to the present invention, when the pressure on the high pressure side is 6 to 12 MPa and the viscosity index of the refrigerating machine oil is 76 to 100, the inner diameter of the evaporation pipe is set to φ3 to 3.16 mm. For this reason, when the refrigeration oil reaches the evaporation pipe along with the refrigerant, a flow rate at which the refrigeration oil can be pumped is given to the refrigerant, so that the refrigeration oil can pass through without being retained in the evaporation pipe. As a result, the refrigeration oil discharged from the compressor can be returned to the compressor again via the radiator, the throttle unit, and the evaporator. In particular, when the pressure on the high pressure side is approximately 7 MPa and the viscosity index of the refrigerating machine oil is approximately 100, the inner diameter of the evaporation pipe is preferably approximately φ3.16 mm.
また、本発明に係る冷媒冷却回路は、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプが形成してある。このため、冷媒にともなって冷凍機油が蒸発パイプに到達したとき、当該冷凍機油を導通部で上方から下方に向けて導き滞留部で滞留させる。滞留部は唯一設けてあるため、冷凍機油は、滞留部に一時的に滞留した後に冷媒の圧力によって流動する。この結果、圧縮機から吐出した冷凍機油を、放熱器、絞り部、蒸発器を介して再び圧縮機に戻すことができる。特に、高圧側の圧力が略7MPaであって冷凍機油の粘度指数が略100である場合に、導通部と、滞留部とで前記蒸発パイプを形成することが好ましい。なお、滞留部は、略50mmの高低差とすることが適している。 Further, the refrigerant cooling circuit according to the present invention includes a conduction portion that guides the refrigerant and the refrigerating machine oil from above to below when the pressure on the high pressure side is 6 to 12 MPa and the viscosity index of the refrigerating machine oil is 76 to 100. And the evaporating pipe is formed by a staying portion that is provided only on the downstream side of the conducting portion from the lower side to the upper side, and temporarily stores the refrigerating machine oil while flowing the refrigerating machine oil by the pressure of the refrigerant. is there. For this reason, when refrigeration oil reaches an evaporation pipe with a refrigerant | coolant, the said refrigeration oil is guide | induced toward the downward direction from upper direction by a conduction | electrical_connection part, and is made to stay in a retention part. Since the staying part is provided only, the refrigerating machine oil flows by the pressure of the refrigerant after staying temporarily in the staying part. As a result, the refrigeration oil discharged from the compressor can be returned to the compressor again via the radiator, the throttle unit, and the evaporator. In particular, when the pressure on the high-pressure side is approximately 7 MPa and the viscosity index of the refrigerating machine oil is approximately 100, it is preferable to form the evaporation pipe with the conduction portion and the retention portion. In addition, it is suitable for the stay part to have a height difference of about 50 mm.
特に、本発明の蒸発手段は、冷媒として二酸化炭素を用いて冷媒循環経路が比較的高圧状態になる冷媒冷却回路に有用である。 In particular, the evaporation means of the present invention is useful for a refrigerant cooling circuit in which the refrigerant circulation path is in a relatively high pressure state using carbon dioxide as the refrigerant.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒冷却回路の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of a refrigerant cooling circuit according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は本発明に係る冷媒冷却回路の一実施例を示す概略図である。図1に示すように、本実施例における冷媒冷却回路は、主に、圧縮機1、ガスクーラー(放熱器)2、電子膨張弁(絞り部)3、蒸発器4を接続して、冷媒を循環可能な冷媒循環経路を形成したものである。また、冷媒は、本実施例では、例えば二酸化炭素を使用してある。二酸化炭素は、不燃性、安全性、不腐食性を有し、さらにオゾン層への影響が少ない冷媒である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a refrigerant cooling circuit according to the present invention. As shown in FIG. 1, the refrigerant cooling circuit in this embodiment mainly includes a
圧縮機1は、蒸発器4から帰還される二酸化炭素を圧縮して高温高圧の状態とするものである。圧縮機1は、本実施例では、中間熱交換器10を使用して2段階の圧縮動作を実行する。具体的に、圧縮機1は、2段階の圧縮動作において、1段階目の圧縮動作を行う第1圧縮機1aと、2段階目の圧縮動作を行う第2圧縮機1bとの間に中間熱交換器10を設けてある。そして、中間熱交換器10は、第1圧縮機1aによる1段階目の圧縮動作の後に、第1圧縮機1aが圧縮した状態の二酸化炭素を冷却して第2圧縮機1bに戻す。このように、圧縮機1は、中間熱交換器10を介して2段階の圧縮動作を実行することで、低消費電力で高圧縮効率を得て二酸化炭素を所望とする高温高圧の状態に圧縮することが可能になる。なお、本実施例では、第1圧縮機1aでの1段階目の圧縮によって二酸化炭素を約6MPaに圧縮し、第2圧縮機1bでの2段階目の圧縮によって二酸化炭素を約9MPa(6〜12MPa)に圧縮する。
The
また、圧縮機1には、オイルセパレータ11が接続してある。オイルセパレータ11は、圧縮機1から吐出した冷凍機油を冷媒循環経路の高圧側から低圧側に戻すためのものである。冷媒循環経路の高圧側とは、圧縮機1の出口側からガスクーラー2を経て電子膨張弁3の入口側までの間である。また、冷媒循環経路の低圧側とは、電子膨張弁3の出口側から蒸発器4を経て圧縮機1の入口側までの間である。冷凍機油は、圧縮機1の内部における摩擦、冷媒漏れなどを防止するが、この冷凍機油を圧縮機1の内部で完全に封止することが困難である。特に、上記のごとく圧縮機1によって二酸化炭素を高圧に圧縮しており、この圧力が従前の冷媒(例えばHFC冷媒(ハイドロフルオロカーボン))を使用したときと比較してはるかに高圧であるので、圧縮機1からの冷凍機油の吐出量は多くなる。そこで、本実施例では、圧縮機1において、第2圧縮機1bの出口側と、第1圧縮機1aの入口側との間にオイルセパレータ11を接続しており、第2圧縮機1bから吐出した冷凍機油を第1圧縮機1aに戻している。また、本実施例では、二酸化炭素の圧力が高圧であるため、圧縮機1の内部における摩擦、冷媒漏れなどを極力防ぐ目的で粘度指数が略100(40℃,0Wt%)の冷凍機油を採用してある。
An
なお、圧縮機1としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、或いは、これらの圧縮能力を調整可能なインバータ圧縮機などがある。そして、冷媒冷却回路を配設する対象、環境、あるいは、冷媒冷却回路のコストなどに見合う圧縮機を適宜適用すればよい。
The
ガスクーラー2は、圧縮機1から供給される高温高圧の二酸化炭素を、放熱させて二酸化炭素を液化するためのものである。本実施例におけるガスクーラー2は、例えば銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用してある。このガスクーラー2には、ファン21が設けてある。ファン21は、ガスクーラー2を送風するためのものであり、ファンモータ22によって駆動される。
The
電子膨張弁3は、ガスクーラー2から供給される二酸化炭素を減圧し、蒸発温度および流量を制御するためのものである。
The
蒸発器4は、電子膨張弁3から供給される液体の二酸化炭素が蒸発したとき、周囲の熱を吸収することによって周囲温度を冷却するためのものである。本実施例における蒸発器4は、例えば銅管とアルミフィンとで構成したフィンチューブタイプのものを使用してある。この蒸発器4には、ファン41が設けてある。ファン41は、蒸発器4を送風するためのものであり、ファンモータ42によって駆動される。
The
蒸発器4は、例えば自動販売機、冷蔵庫、冷凍ショーケース・冷蔵ショーケース、あるいは飲料ディスペンサなどにおける断熱筐体の冷却庫の内部に配置してある。特に、本実施例では、例えば自動販売機において、複数(実施例では3室)の冷却庫(商品収納庫)をそれぞれ独立して冷却するために、各冷却庫内に蒸発器4(4a,4b,4c)をそれぞれ配置してある。すなわち、蒸発器4a,4b,4cは、電子膨張弁3から3方に分岐したそれぞれの経路に接続してある。また、前記各経路において各蒸発器4a,4b,4cの入口側には、各電磁弁12a,12b,12cがそれぞれ設けてある。そして、各電磁弁12a,12b,12cを選択的に開放することで、各蒸発器4a,4b,4cに電子膨張弁3からの二酸化炭素が供給される。また、各蒸発器4a,4b,4cの出口側の経路は、互いに集合して圧縮機1の第1圧縮機1aに接続してある。なお、本実施例における電磁弁12a,12b,12cは、その入口側と出口側との圧力差(例えば入口側が高圧で出力側が低圧)、およびバネ弾性力を利用することによって弁体を弁座に当接させるよう助勢して閉鎖状態になり、この状態から電磁コイル部に通電されると弁体が弁座から離間されて開放状態になる構成のものが採用してある。
The
また、電子膨張弁3から各蒸発器4a,4b,4cに至る各経路であって、各電磁弁12a,12b,12cと各蒸発器4a,4b,4cとの間には、それぞれ減圧手段13a,13b,13cが設けてある。減圧手段13a,13b,13cは、電磁弁12a,12b,12cと蒸発器4a,4b,4cとの間の経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用する。本実施例における減圧手段13a,13b,13cは、前記各経路中に設けたオリフィスとして形成してある。なお、減圧手段13a,13b,13cは、経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用するものであればオリフィスに限定されない。
The decompression means 13a is connected to each of the
なお、蒸発器4の周辺部の温度は、蒸発器4が周辺部の熱を吸収することによって低下する。冷凍サイクルとしては、蒸発器4で吸収した蒸発熱を捨てる必要があるが、蒸発器4を設けた断熱筐体の庫内は、外部の気温よりかなり低い温度になっており、低温部から奪った熱を高温の外部へ直接捨てることができない。そこで、圧縮機1は、蒸発器4の蒸発熱を外部の気温より高い温度にして捨てるため、蒸発器4から供給される二酸化炭素を高温高圧の蒸気に変換する役目を担っている。
Note that the temperature at the periphery of the
また、二酸化炭素を冷媒として使用したとき、外気温が高温となる夏場などでは、ガスクーラー2の温度が二酸化炭素の臨界温度(約31℃)を越える場合がある。この場合、ガスクーラー2において二酸化炭素が気化したままで液化しなくなる超臨界圧力の状態となる。一方、蒸発器4を通過した二酸化炭素は、全て気化していることが望ましい。蒸発器4を通過した二酸化炭素が一部液化したままで圧縮機1に供給されると、圧縮機1は液圧縮を起こしてシリンダーを破損してしまうおそれがある。
Further, when carbon dioxide is used as a refrigerant, the temperature of the
そこで、ガスクーラー2と電子膨張弁3との間、蒸発器4と圧縮機1(第1圧縮機1a)との間に内部熱交換器14を設けてある。図には明示しないが、内部熱交換器14の内部では、ガスクーラー2と電子膨張弁3との間の冷媒管路と、蒸発器4と圧縮機1との間の冷媒管路とが、互いに熱交換可能な距離を有して非接触向流するように配設してある。これにより、ガスクーラー2から得られる二酸化炭素は、液化しやすくなる。一方、圧縮機1には、蒸発器4から気化した二酸化炭素が供給される。
Therefore, an
また、断熱筐体の冷却庫の内部に設けた蒸発器4に関し、冷媒循環経路への冷媒の循環運転時に伴って結露水などが排水として発生する。そして、排水は、冷却庫の外部であって圧縮機1およびガスクーラー2などを配した部位にある蒸発手段15に導かれる。この蒸発手段15は、圧縮機1(第2圧縮機1b)とガスクーラー2との間であって、オイルセパレータ11の出口側からガスクーラー2の入口側の間の経路に設けてある。
Further, with respect to the
図2に示すように蒸発手段15は、排水を導かれる蒸発皿151と、蒸発皿151内に配置した蒸発パイプ152と、蒸発パイプ152に関わる吸水性の蒸発シート(図示せず)とを有している。蒸発パイプ152は、オイルセパレータ11の出口側からガスクーラー2の入口側の間の経路に接続してあって、圧縮機1から吐出した高温高圧の二酸化炭素が通過する。すなわち、蒸発皿151に導かれた排水は、高温高圧の二酸化炭素が通過する蒸発パイプ152によって加熱され、蒸発シートに吸収されて蒸発する。このとき、排水によって蒸発パイプ152に通過する二酸化炭素を予冷する。
As shown in FIG. 2, the evaporating
本実施例における蒸発パイプ152は、外径がφ4.76mmであって内径がφ3.16mmとしてある。ここで、高圧側の圧力を略7MPaとするために、例えば圧縮機1の圧縮容積を1.5ccとしてインバータの周波数を55Hzとしたとき、二酸化炭素は、1秒あたり約70cc吐出されることになる。このとき、蒸発パイプ152の内径がφ3.16mmである場合では、当該蒸発パイプ152を通過する二酸化炭素の流速が約892cm/秒となる。これに対し、二酸化炭素が1秒あたり約70cc吐出されるとき、蒸発パイプ152の内径が従前のφ4.75mmである場合では、当該蒸発パイプ152を通過する二酸化炭素の流速が約395cm/秒となる。このように、本実施例における蒸発パイプ152は、内径をφ3.16mmとしてあることによって二酸化炭素の流速が従前と比較して増すことになる。
The
また、図2に示すように本実施例における蒸発パイプ152は、導通部152aと、滞留部152bとで形成してある。導通部152aは、上方から下方に向けて螺旋状に設けてある。滞留部152bは、導通部152aの下端部に連なって下方から上方に向けて唯一設けてある。本実施例において、蒸発パイプ152の全長は、略2000mmとしてあり、滞留部152bは、略50mmの高低差Hで設けてある。そして、導通部152aには、上方から下方に向けて二酸化炭素が通過し、滞留部152bには、下方から上方に向けて二酸化炭素が通過することになる。
Further, as shown in FIG. 2, the
以下、二酸化炭素を冷媒として使用する本発明の冷媒冷却回路の動作について説明する。なお、冷媒冷却回路の以下の動作において、電磁弁12aのみが開放状態で、他の電磁弁12b,12cが閉塞状態であることとする。
Hereinafter, the operation of the refrigerant cooling circuit of the present invention using carbon dioxide as the refrigerant will be described. In the following operation of the refrigerant cooling circuit, only the
冷却庫にある蒸発器4aから帰還された二酸化炭素は、内部熱交換器14を介して第1圧縮機1aに吸引されて低圧圧縮(約6MPaに圧縮)される。第1圧縮機1aから吐出された二酸化炭素は、中間熱交換器10を経て冷却された後に第2圧縮機1bに吸引されて高圧圧縮(約9MPaに圧縮)される。このとき、第2圧縮機1bから二酸化炭素と共に吐出された冷凍機油は、オイルセパレータ11によって第1圧縮機1aの入口側に戻される。
The carbon dioxide returned from the
次いで、第2圧縮機1bから吐出された二酸化炭素は、蒸発手段15で予冷されて、ガスクーラー2に送られる。ガスクーラー2に送られた二酸化炭素は、放熱されて液化して、内部熱交換器14を介して電子膨張弁3に至る。
Next, the carbon dioxide discharged from the
次いで、電子膨張弁3において、二酸化炭素は、減圧されて蒸発温度および流量を制御される。その後、二酸化炭素は、開放状態にある電磁弁12aを経て、減圧手段13aを介して蒸発器4aに至る。
Next, in the
最後に、蒸発器4aに供給された二酸化炭素は、吸熱して加熱蒸気として気化される。二酸化炭素の吸熱によって蒸発器4aを設けた冷却庫の内部が独立して冷却されることになる。そして、二酸化炭素は、蒸発器4aから内部熱交換器14を介して第1圧縮機1aに吸引されて帰還して循環運転が行われる。
Finally, the carbon dioxide supplied to the
上記二酸化炭素の循環運転において、蒸発手段15の蒸発パイプ152には、オイルセパレータ11で圧縮機1に戻しきれない冷凍機油が到達する。この冷凍機油は、粘度指数が略100であるために蒸発パイプ152内に滞留しようとする。しかし、本実施例における蒸発手段15では、蒸発パイプ152の内径をφ3.16mmとしてあることによって当該蒸発パイプ152を通過する二酸化炭素の流速が従前と比較して増すことになる。この結果、蒸発手段15では、蒸発パイプ152に到達した冷凍機油を二酸化炭素によって圧送させるので、冷凍機油を蒸発パイプ152内に滞留させず通過させることが可能になる。
In the carbon dioxide circulation operation, refrigeration oil that cannot be returned to the
また、本実施例における蒸発手段15では、上方から下方に向けて螺旋状に設けた導通部152aと、導通部152aの下端部に連なって下方から上方に向けて唯一設けた滞留部152bとで蒸発パイプ152を形成してある。そして、蒸発パイプ152では、到達した冷凍機油を、導通部152aで上方から下方に向けて導き、唯一の滞留部152bに滞留させる。滞留部152bは、唯一設けてあるため、冷凍機油は、滞留部152bに一時的に滞留した後に高圧の二酸化炭素によって流動する。すなわち、滞留部152bは、蒸発手段15における唯一のトラップとなる。この結果、蒸発手段15では、蒸発パイプ152に到達した冷凍機油を導通部152aで上方から下方に導いた後に、滞留部152bに一端滞留させて二酸化炭素によって圧送させるので、冷凍機油を蒸発パイプ152内に滞留させずに通過させることが可能になる。
Further, in the evaporation means 15 in the present embodiment, a
なお、上記二酸化炭素の循環運転において、閉鎖状態にしてある電磁弁12b,12cを有した経路に設けた蒸発器4b,4cは、上記循環運転が実行されている冷媒循環経路の蒸発器4aと出口側が集合してある。このため、従前では電磁弁12aのみが開放状態である場合に、閉塞状態の電磁弁12b,12cの入口側と出口側との圧力差がほぼ等しくなる。しかし、本実施例では、各電磁弁12a,12b,12cと、各蒸発器4a,4b,4cとの間の経路に減圧手段13a,13b,13cがそれぞれ設けてある。このため、閉鎖状態の電磁弁12b,12cを有した経路では、減圧手段13b,13cが経路中に圧力抵抗を付与する絞りとして作用するため、閉鎖状態の電磁弁12b,12cの出口側が低圧になり入口側が高圧になる。これにより、閉鎖状態にある電磁弁12b,12cの入口側と出口側との間に圧力差が生じ、入口側と出口側との圧力差によって電磁弁12b,12cの閉塞状態が助勢されるので、当該電磁弁12b,12cの閉鎖状態が維持される。
Note that, in the carbon dioxide circulation operation, the
なお、上述した蒸発パイプ152の内径φ3.16mmは、特に高圧側の圧力が略7MPaであって冷凍機油の粘度指数が略100である場合に好適であり、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合であっても、蒸発パイプの内径をφ3〜3.16mmの範囲に設定すれば上記効果を得ることができる。
The inner diameter φ 3.16 mm of the
また、上方から下方に向けて螺旋状に設けた導通部152aと、導通部152aの下端部に連なって下方から上方に向けて唯一設けた滞留部152bとで形成した蒸発パイプ152は、特に高圧側の圧力が略7MPaであって冷凍機油の粘度指数が略100である場合に好適であり、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合であっても上記効果を得ることができる。
Further, the
1 圧縮機
1a 第1圧縮機
1b 第2圧縮機
2 ガスクーラー(放熱器)
21 ファン
22 ファンモータ
3 電子膨張弁(絞り部)
4(4a,4b,4c) 蒸発器
41 ファン
42 ファンモータ
10 中間熱交換器
11 オイルセパレータ
12a,12b,12c 電磁弁
13a,13b,13c 減圧手段
14 内部熱交換器
15 蒸発手段
151 蒸発皿
152 蒸発パイプ
152a 導通部
152b 滞留部
DESCRIPTION OF
21
4 (4a, 4b, 4c)
Claims (7)
前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合に、前記蒸発パイプの内径をφ3〜3.16mmとしたことを特徴とする冷媒冷却回路。 A compressor that compresses the refrigerant; a radiator that dissipates the refrigerant supplied from the compressor; a throttle that adjusts a flow rate of the refrigerant supplied from the radiator; and a refrigerant supplied from the throttle In a refrigerant cooling circuit in which an evaporator for returning to the compressor and forming a refrigerant circulation path is provided, and an evaporation means for evaporating the waste water obtained from the evaporator is provided on the high pressure side of the refrigerant circulation path.
The evaporating means has an evaporating pipe that guides the refrigerant and refrigerating machine oil discharged from the compressor and passes through the waste water of the evaporator, the pressure on the high pressure side is 6 to 12 MPa, and the viscosity index of the refrigerating machine oil is In the case of 76 to 100, the refrigerant cooling circuit characterized in that the inner diameter of the evaporation pipe is φ3 to 3.16 mm.
前記蒸発手段は、前記圧縮機から吐出された冷媒および冷凍機油を導き前記蒸発器の排水に通してなる蒸発パイプを有し、高圧側の圧力が6〜12MPaであって冷凍機油の粘度指数が76〜100である場合に、上方から下方に向けて冷媒および冷凍機油を導く導通部と、前記導通部の下流側にて下方から上方に向けて唯一設けてあって冷凍機油を一時滞留しつつ滞留した冷凍機油を冷媒の圧力によって流動させる滞留部とで前記蒸発パイプを形成してなることを特徴とする冷媒冷却回路。 A compressor that compresses the refrigerant; a radiator that dissipates the refrigerant supplied from the compressor; a throttle that adjusts a flow rate of the refrigerant supplied from the radiator; and a refrigerant supplied from the throttle In a refrigerant cooling circuit in which an evaporator for returning to the compressor and a refrigerant circulation path having the evaporator are formed, and evaporation means for evaporating the waste water from the evaporator is provided on the high pressure side of the refrigerant circulation path.
The evaporating means has an evaporating pipe that guides the refrigerant and refrigerating machine oil discharged from the compressor and passes through the waste water of the evaporator, the pressure on the high pressure side is 6 to 12 MPa, and the viscosity index of the refrigerating machine oil is In the case of 76 to 100, a conduction part that guides the refrigerant and the refrigerating machine oil from the upper side to the lower side, and the only one provided from the lower side to the upper side on the downstream side of the conduction part, while temporarily retaining the refrigerating machine oil A refrigerant cooling circuit, wherein the evaporating pipe is formed with a staying portion for causing the staying refrigeration oil to flow by the pressure of the refrigerant.
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