JP2006329503A - Internal heat exchanger - 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設けてあり、冷媒循環経路の高圧側と低圧側との間で熱交換を行う内部熱交換器に関するものである。 The present invention is provided, for example, in a refrigerant cooling circuit that forms a refrigerant circulation path for cooling the interior of a heat-insulating housing, and performs internal heat exchange between the high-pressure side and the low-pressure side of the refrigerant circulation path. It relates to an exchanger.
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。 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.
上記冷媒冷却回路では、圧縮機の出口側から放熱器を経て絞り部の入口側までの高圧側における放熱器と絞り部との間、絞り部の出口側から蒸発器を経て圧縮機の入口側までの低圧側における蒸発器と圧縮機との間に内部熱交換器を設けてある。この内部熱交換器は、高圧側の冷媒管路と低圧側の冷媒管路とを、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、放熱器から得られる冷媒が液化しやすくなる一方、蒸発器から気化した冷媒が圧縮機に供給されることになる(例えば、特許文献1参照)。 In the refrigerant cooling circuit, between the radiator on the high pressure side from the outlet side of the compressor through the radiator to the inlet side of the throttle unit and the throttle unit, from the outlet side of the throttle unit to the inlet side of the compressor through the evaporator An internal heat exchanger is provided between the evaporator and the compressor on the low pressure side. This internal heat exchanger is arranged so that the high-pressure side refrigerant pipe and the low-pressure side refrigerant pipe flow in a non-contact counterflow with a distance allowing heat exchange with each other. Thereby, while the refrigerant | coolant obtained from a radiator becomes easy to liquefy, the refrigerant | coolant vaporized from the evaporator is supplied to a compressor (for example, refer patent document 1).
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。そして、上述した従来の冷媒冷却回路では、内部熱交換器が高圧側の冷媒管路と低圧側の冷媒管路とを単純に熱交換可能な距離をおいて設けてあるだけである。このため、内部熱交換器での熱交換効率が悪く、蒸発器を通過した二酸化炭素が一部液化したままで圧縮機に供給されるという問題がある。 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. In the conventional refrigerant cooling circuit described above, the internal heat exchanger is simply provided at a distance that allows heat exchange between the high-pressure side refrigerant pipe and the low-pressure side refrigerant pipe. For this reason, the heat exchange efficiency in an internal heat exchanger is bad, and there exists a problem that the carbon dioxide which passed the evaporator is supplied to a compressor with a part liquefied.
また、周囲温度が27℃以上において内部熱交換器の熱交換効率が悪いと、放熱器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、放熱器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。二酸化炭素が一部気化したままであると、高圧側の圧力上昇を抑えることができなくなる。 Further, if the heat exchange efficiency of the internal heat exchanger is poor at an ambient temperature of 27 ° C. or higher, the temperature of the radiator may exceed the critical temperature of carbon dioxide (about 31 ° C.). In this case, it becomes a supercritical pressure state in which carbon dioxide does not liquefy while being vaporized in the radiator. If the carbon dioxide is partially vaporized, the pressure increase on the high pressure side cannot be suppressed.
また、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。内部熱交換器の熱交換効率が悪いと、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くなる。 Further, 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. If the heat exchange efficiency of the internal heat exchanger is poor, it is difficult to circulate the refrigeration oil discharged from the compressor through the refrigerant circulation path and return it to the compressor.
そこで、細管とした高圧側冷媒配管を太管とした低圧側冷媒配管の内部に内装した2重管構造として、低圧側冷媒配管と高圧側冷媒配管との間で熱交換を行う内部熱交換器が考えられる。この場合、太管である低圧側冷媒配管の両端口と細管である高圧側冷媒配管の外面との間や、細管である高圧側冷媒配管の両端口と当該両端口に設ける口管の内面との間においてろう付け不良が生じると、気密性が十分でなくなり冷媒漏れが生じてしまうことになる。このため、上記部位における気密性を確実に維持することが望まれる。 Therefore, an internal heat exchanger that performs heat exchange between the low-pressure side refrigerant pipe and the high-pressure side refrigerant pipe as a double-pipe structure that is built inside the low-pressure side refrigerant pipe that is a large-sized high-pressure side refrigerant pipe. Can be considered. In this case, between the both ends of the low-pressure refrigerant pipe that is a large pipe and the outer surface of the high-pressure refrigerant pipe that is a narrow pipe, or both ends of the high-pressure refrigerant pipe that is a thin pipe and the inner surface of the mouth pipe provided at the both ends If a brazing failure occurs between the two, the airtightness is insufficient and refrigerant leakage occurs. For this reason, it is desirable to reliably maintain the airtightness in the above-mentioned part.
本発明は、上記実情に鑑みて、冷媒冷却回路の高圧側冷媒配管を低圧側冷媒配管の内部に内装した2重管構造とした内部熱交換器について、高圧側冷媒配管および低圧側冷媒配管の各口元における気密性を確実に維持することができる内部熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention relates to an internal heat exchanger having a double-pipe structure in which a high-pressure side refrigerant pipe of a refrigerant cooling circuit is housed inside a low-pressure side refrigerant pipe. It aims at providing the internal heat exchanger which can maintain the airtightness in each mouth reliably.
上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る内部熱交換器は、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を有する冷媒循環経路を形成した冷媒冷却回路に設けてあり、前記冷媒循環経路の高圧側と低圧側との間で熱交換を行う内部熱交換器において、高圧側冷媒配管を低圧側冷媒配管の内部に内装してあり、前記高圧側冷媒配管を挿通して前記低圧側冷媒配管の端部と前記高圧側冷媒配管の外周面とに気密性を有して固着した第1固着部材と、前記第1固着部材と分割して設けてあり前記高圧側冷媒配管を挿通して前記高圧側冷媒配管の端部と当該端部に配置した口管の内周面とに気密性を有して固着した第2固着部材とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an internal heat exchanger according to
本発明の請求項2に係る内部熱交換器は、上記請求項1において、前記第1固着部材と前記第2固着部材とを離隔して前記高圧側冷媒配管の外周面を露出したことを特徴とする。 An internal heat exchanger according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the first fixing member and the second fixing member are separated from each other to expose an outer peripheral surface of the high-pressure side refrigerant pipe. And
本発明の請求項3に係る内部熱交換器は、上記請求項1または2において、前記高圧側冷媒配管を前記低圧側冷媒配管の内部に複数内装してあり、前記第1固着部材および前記第2固着部材は前記各高圧側冷媒配管、前記低圧側冷媒配管および前記口管に係り気密性を有して固着してあることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the internal heat exchanger according to the first or second aspect, wherein a plurality of the high-pressure side refrigerant pipes are housed inside the low-pressure side refrigerant pipe, and the first fixing member and the first The two fixing members are fixed to each of the high-pressure side refrigerant pipes, the low-pressure side refrigerant pipes, and the mouth pipes so as to be airtight.
本発明の請求項4に係る内部熱交換器は、上記請求項1〜3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。
The internal heat exchanger according to
本発明に係る内部熱交換器は、高圧側冷媒配管を低圧側冷媒配管の内部に内装してあり、高圧側冷媒配管を挿通して低圧側冷媒配管の端部と高圧側冷媒配管の外周面とに気密性を有して固着した第1固着部材と、第1固着部材と分割して設けてあり高圧側冷媒配管を挿通して高圧側冷媒配管の端部と当該端部に配置した口管の内周面とに気密性を有して固着した第2固着部材とを備えた。このため、第1固着部材側と第2固着部材側とに分けて固着される。この結果、固着作業において相互の加熱の影響を防ぐことができるため、高圧側冷媒配管および低圧側冷媒配管の各口元において固着不良を生じることがなく、その気密性を確実に維持することができる。 In the internal heat exchanger according to the present invention, the high-pressure side refrigerant pipe is internally provided in the low-pressure side refrigerant pipe, and the end of the low-pressure side refrigerant pipe and the outer peripheral surface of the high-pressure side refrigerant pipe are inserted through the high-pressure side refrigerant pipe. A first fixing member fixed in an airtight manner and a first fixing member which is provided separately from the first fixing member and is inserted into the end portion of the high-pressure side refrigerant pipe through the high-pressure side refrigerant pipe and the port disposed at the end portion And a second fixing member fixed to the inner peripheral surface of the tube with airtightness. For this reason, the first fixing member side and the second fixing member side are separately fixed. As a result, it is possible to prevent the influence of mutual heating in the fixing operation, so that the fixing failure does not occur at the mouths of the high-pressure side refrigerant pipe and the low-pressure side refrigerant pipe, and the airtightness can be reliably maintained. .
第1固着部材と第2固着部材とを離隔して高圧側冷媒配管の外周面を露出したことによって、第1固着部材については低圧側冷媒配管の端部から表出した部位を固着し、第2固着部材については口管の開口端部から表出した部位を固着する。この結果、固着作業において固着部位を目視しながら作業を行うことができるため、固着作業を容易、かつ確実に行うことができる。 By separating the first fixing member and the second fixing member and exposing the outer peripheral surface of the high pressure side refrigerant pipe, the first fixing member is fixed to the portion exposed from the end of the low pressure side refrigerant pipe, About 2 adhering members, the site | part exposed from the opening edge part of the mouth tube is adhering. As a result, since the work can be performed while visually checking the fixed part in the fixing work, the fixing work can be easily and reliably performed.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る内部熱交換器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 an internal heat exchanger 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は本発明に係る内部熱交換器を適用した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 to which an internal heat exchanger according to the present invention is applied. 1 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を介して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とを有している。そして、第1圧縮機1aと第2圧縮機1bとの間に中間熱交換器10を設けてある。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圧縮機1に戻すためのものである。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。
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 gas cooler 2 is for liquefying carbon dioxide by releasing heat from high-temperature and high-pressure carbon dioxide supplied from 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 electronic expansion valve 3 is for reducing the pressure of carbon dioxide supplied from the gas cooler 2 and controlling the evaporation temperature and flow rate.
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
例えば、二酸化炭素の循環運転において、電磁弁12aのみを開放状態とした場合、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、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。このとき、減圧手段13a,13b,13cが設けてあるため、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して、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。
For example, in the carbon dioxide circulation operation, when only the
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。図には明示しないが、蒸発手段15は、排水を導かれる蒸発皿と、当該蒸発皿の内方に配置した蒸発パイプと、当該蒸発パイプに接触する吸水性の蒸発シートとを有している。蒸発パイプは、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、蒸発皿に導かれた排水は、蒸発シートに吸収され、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、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, with respect to the
ところで、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。
By the way, when carbon dioxide is used as a refrigerant, the temperature of the gas cooler 2 may exceed the critical temperature of carbon dioxide (about 31 ° C.) in summer when the outside air temperature becomes high. In this case, the gas cooler 2 is in a supercritical pressure state in which carbon dioxide is not vaporized while being vaporized. On the other hand, it is desirable that all the carbon dioxide that has passed through 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2は内部熱交換器を示す斜視図、図3は内部熱交換器を示す断面図、図4は内部熱交換器の高圧側冷媒配管を示す斜視図、図5は内部熱交換器の断面図である。
Therefore, an
内部熱交換器14は、前記冷媒循環経路の高圧側と低圧側との間で熱交換を行うためのものである。冷媒循環経路の高圧側とは、圧縮機1の出口側(圧縮後)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(圧縮前)までの間である。なお、上述したように圧縮機1を第1圧縮機1aおよび第2圧縮機1bで構成して2段階の圧縮動作を行う場合において、冷媒循環経路の高圧側とは、第2圧縮機1bの出口側(圧縮後)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り、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を経て第2圧縮機1bの入口側(圧縮前)までの間である。すなわち、冷媒循環経路の低圧側は、第1圧縮機1aと第2圧縮機1bとの間であって、第1圧縮機1aから中間熱交換器10を介して第2圧縮機1bに至り中間圧となる経路を含む。
The
図2〜図5に示すように内部熱交換器14は、高圧側であるガスクーラー2と電子膨張弁3との間に高圧側冷媒配管141を設けてある。また、内部熱交換器14は、低圧側である蒸発器4と圧縮機1(第1圧縮機1a)との間に低圧側冷媒配管142を設けてある。高圧側冷媒配管141は、抵抗管路としてのキャピラリチューブをなし、低圧側冷媒配管142の内部に内装してある。また、高圧側冷媒配管141は、低圧側冷媒配管142の内部に複数(本実施例では3つ)内装してある。このように、内部熱交換器14は、高圧側冷媒配管141を低圧側冷媒配管142の内部に内装した2重管構造としてある。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
また、内部熱交換器14は、上述したように複数の高圧側冷媒配管141を低圧側冷媒配管142の内部に内装した形態で上下方向に螺旋状にして形成してある。具体的に、高圧側冷媒配管141は、図2〜図4に示すように、螺旋状とした下端部に高圧側冷媒配管141の入口部141aを設け、螺旋状とした上端部に高圧側冷媒配管141の出口部141bを設けてある。これら入口部141aおよび出口部141bは、高圧側冷媒配管141の複数の抵抗管路を集束した一口の口管をなしている。一方、低圧側冷媒配管142は、図2〜図4に示すように、高圧側冷媒配管141の抵抗管路を覆う態様で設けてあり、高圧側冷媒配管141の入口部141aの後段から出口部141bの前段に至り螺旋状に形成してある。この低圧側冷媒配管142は、螺旋状とした上端部に入口部142aを設け、螺旋状とした下端部に出口部142bを設けてある。このように、内部熱交換器14は、高圧側冷媒配管141が下方から上方に向けて冷媒を送る態様で設けてあり、低圧側冷媒配管142が上方から下方に向けて冷媒を送る態様で設けて高圧側と低圧側との冷媒に対向流を生じさせる。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。また、内部熱交換器14は、螺旋状とすることで設置容積を低減している。なお、高圧側冷媒配管141および低圧側冷媒配管142の長さを変えることで、熱交換量を自由に設定することが可能である。
In addition, the
図3に示すように、高圧側冷媒配管141は、各抵抗管路の相互の外周壁を非接触な形態で設けてあり、かつ、高圧側冷媒配管141をなす各抵抗管路の外周壁と低圧側冷媒配管142の内周壁とは相互に非接触な形態で設けてあることが相互の熱交換の上で望ましい。さらに、低圧側冷媒配管142の外周には、可撓性を有したチューブ状の断熱材143が設けてあり、低圧側と高圧側との間の熱交換が外気の影響を受けないように構成してある。
As shown in FIG. 3, the high-pressure side
図4および図5に示すように高圧側冷媒配管141および低圧側冷媒配管142の各口元には、二酸化炭素の漏れを防ぐために第1固着部材144Aと第2固着部材144Bとが設けてある。
As shown in FIGS. 4 and 5, a first fixing
図5に示すように第1固着部材144Aは、各高圧側冷媒配管141を挿通する挿通穴144Aaを有し、かつ、低圧側冷媒配管142の端部に挿入する態様で柱状に形成してある。ここで、低圧側冷媒配管142の端部は、低圧側冷媒配管142の入口部142a(あるいは出口部142b)をなす三又状の分岐管142cにおける1つの開口端部である。分岐管142cは、相反する方向にそれぞれ開口する本管の側部に入口部142a(あるいは出口部142b)を有している。分岐管142cは、本管に高圧側冷媒配管141を挿通して、当該本管の一方の開口端部を低圧側冷媒配管142に接続し、他方の開口端部から高圧側冷媒配管141を延出してある。この他方の開口端部が低圧側冷媒配管142の端部である。第1固着部材144Aは、挿通穴144Aaに複数の高圧側冷媒配管141を挿通した形態で、低圧側冷媒配管142の端部に挿入してある。そして、第1固着部材144Aは、低圧側冷媒配管142の端部から表出した部位からろう付けされることによって低圧側冷媒配管142の端部と各高圧側冷媒配管141の外周面とに気密性を有して固着してある。
As shown in FIG. 5, the first fixing
図5に示すように第2固着部材144Bは、各高圧側冷媒配管141を挿通する挿通穴144Baを有し、かつ、高圧側冷媒配管141の端部に配置した口管141cに挿入する態様で柱状に形成してある。ここで、口管141cは、高圧側冷媒配管141の出口部141b(あるいは入口部142a)をなす筒状管であって、複数の高圧側冷媒配管141の端口を集束して一口にするためのものである。そして、口管141cは、一方の開口端部で複数の高圧側冷媒配管141の端口を集束して、他方の開口端部が高圧側冷媒配管141の出口部141b(あるいは入口部142a)をなす。第2固着部材144Bは、第1固着部材144Aと分割して設けてあり、挿通穴144Baに複数の高圧側冷媒配管141を挿通した形態で、口管141cの一方の開口端部に挿入してある。そして、第2固着部材144Bは、口管141cの一方の開口端部から表出した部位からろう付けされることによって各高圧側冷媒配管141の端部と当該端部に配置した口管の内周面とに気密性を有して固着してある。
As shown in FIG. 5, the second fixing
また、図5に示すように第1固着部材144Aと第2固着部材144Bとは、離隔して配置してあり、高圧側冷媒配管141の外周面を露出して設けてある。
Further, as shown in FIG. 5, the first fixing
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。まず、冷却庫にある蒸発器4a,4b,4c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。
Hereinafter, the operation of the refrigerant cooling circuit of the present invention using carbon dioxide as the refrigerant will be described. First, 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、選択的に開放状態にある電磁弁12a,12b,12cを経て、減圧手段13a,13b,13cを介して蒸発器4a,4b,4cに至る。
Next, in the electronic expansion valve 3, the carbon dioxide is depressurized and the evaporation temperature and flow rate are controlled. Thereafter, carbon dioxide reaches the
最後に、蒸発器4a,4b,4c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,4b,4cを設けた冷却庫の内部が冷却されることになる。そして、二酸化炭素は、蒸発器4a,4b,4c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、内部熱交換器14は、高圧側冷媒配管141と低圧側冷媒配管142との間で熱交換を行う。上述したように内部熱交換器14は、抵抗管路をなす高圧側冷媒配管141を低圧側冷媒配管142の内部に内装してある。このため、相互の熱交換面積を大きく取れるので熱交換効率が向上する。また、複数の高圧側冷媒配管141を低圧側冷媒配管142の内部に内装することにより、相互の熱交換面積をさらに大きく取れるので熱交換効率がさらに向上する。また、低圧側冷媒配管142を断熱材143で被覆してあるため、熱交換に際して外気の影響、すなわち外部との熱交換を抑えるので、熱交換効率がさらに向上する。このように、熱交換効率が向上することにより、ガスクーラー2において二酸化炭素が液化しやすくなるので、高圧側の圧力上昇を抑えることが可能になる。また、熱交換効率が向上することにより、蒸発器4において二酸化炭素が気化するので、一部液化したままで二酸化炭素が圧縮機1に供給される事態を防ぐことが可能になる。さらに、熱交換効率が向上することにより、圧縮機1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1に戻し易くなる。特に、上記内部熱交換器14は、低圧側冷媒配管142が上方から下方に向けて冷媒を送り、高圧側冷媒配管141が下方から上方に向けて冷媒を送る形態で設けてある。このため、低圧側において圧縮機1への冷凍機油の戻りを良くすることが可能になる。
In the carbon dioxide circulation operation, the
また、内部熱交換器14は、高圧側出口の冷媒温度を所定温度(例えば18℃)以下に冷却して高圧側圧力が仕様限界を超える事態を防ぐ。具体的には、上述したように断熱筐体の冷却庫を3室とした場合、各冷媒循環経路を3室全て、2室あるいは1室のみの循環運転が考えられる。ここで、3室全てを循環運転したときの内部熱交換器14の高圧側圧力は10MPa(基準圧力)であり、本実施例での冷媒冷却回路における仕様限界の高圧側圧力は12MPaであったとする。この場合、高圧側圧力が最も上がる1室のみの循環運転のとき、高圧側圧力が仕様限界を超えないための内部熱交換器14の高圧側出口の冷媒温度は18℃以下である。すなわち、内部熱交換器14によって高圧側出口の冷媒温度を18℃以下に冷却すれば高圧側圧力が仕様限界を超えない。このように内部熱交換器14では、二酸化炭素冷媒を用いて複数の冷媒循環経路を形成した冷媒冷却回路において、例えば1つの蒸発器4aを介して冷媒を循環運転した場合に、循環する冷媒に余剰が発生することになるが、低圧側冷媒配管142および高圧側冷媒配管141によって低圧側と高圧側との間で熱交換させることで液冷媒を気化して圧縮機1に戻す。この結果、圧縮機1における液圧縮を防いで圧縮機1の損傷を防止することが可能になる。また、同時に高圧側を冷却するため、冷媒密度が高くなり高圧側圧力を下げることが可能になる。
Also, the
また、上述した内部熱交換器14は、高圧側冷媒配管141を低圧側冷媒配管142の内部に内装した2重管構造とし、高圧側冷媒配管141を挿通して低圧側冷媒配管142の端部と高圧側冷媒配管141の外周面とに気密性を有してろう付けした第1固着部材144Aと、第1固着部材144Aと分割して設けてあり高圧側冷媒配管141を挿通して高圧側冷媒配管141の端部と当該端部に配置した口管141cの内周面とに気密性を有してろう付けした第2固着部材144Bとを備えている。このため、第1固着部材144A側と第2固着部材144B側とに分けて固着される。この結果、ろう付け作業において相互の加熱の影響を防ぐことができるため、高圧側冷媒配管141および低圧側冷媒配管142の各口元においてろう付け不良を生じることがなく、低圧側冷媒配管142の端部と高圧側冷媒配管141の外周面との間、および高圧側冷媒配管141の端部と当該端部に配置した口管141cの内周面との間の気密性を確実に維持することが可能になる。
The
さらに、第1固着部材144Aと第2固着部材144Bとは、離隔して配置してあり、高圧側冷媒配管141の外周面を露出してある。このため、第1固着部材144Aについては低圧側冷媒配管142の端部から表出した部位をろう付けし、第2固着部材144Bについては口管141cの一方の開口端部から表出した部位をろう付けする。この結果、上記各ろう付け作業において各ろう付け部位を目視しながら作業を行うことができるため、ろう付け作業を容易、かつ確実に行うことが可能になる。
Furthermore, the first fixing
ここで、例えば第1固着部材144Aおよび第2固着部材144Bを一体として図6に示すように固着部材144として構成してある場合、ろう付けを行う部位としては、固着部材144の両端と高圧側冷媒配管141との部位、固着部材144の外周面と分岐管142cおよび口管141cとの部位がある。この場合、固着部材144の両端と高圧側冷媒配管141との部位をろう付けし、固着部材144の外周面と分岐管142cおよび口管141cとの部位をろう付けする。このように、各部位を個々にろう付けすると、先にろう付けした部位に対して後にろう付けした部位の加熱の影響を受けることになり、ろう付け不良が生じるおそれがある。また、固着部材144の両端と高圧側冷媒配管141との部位に関しては全てのろう付けが終わった後に目視できないのでろう付け不良があるか否かを確認することが困難である。これに対して本実施例の内部熱交換器14は、上述した構成によって上記のごとく、ろう付け作業において相互の加熱の影響を防ぐことができ、さらにろう付け部位を目視しながら作業を行うことができる。
Here, for example, when the first fixing
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
141 高圧側冷媒配管
141a 入口部
141b 出口部
141c 口管
142 低圧側冷媒配管
142a 入口部
142b 出口部
142c 分岐管
143 断熱材
144A 第1固着部材
144Aa 挿通穴
144B 第2固着部材
144Ba 挿通穴
15 蒸発手段
DESCRIPTION OF
21 Fan 22 Fan motor 3 Electronic expansion valve (throttle part)
4 (4a, 4b, 4c)
Claims (4)
高圧側冷媒配管を低圧側冷媒配管の内部に内装してあり、
前記高圧側冷媒配管を挿通して前記低圧側冷媒配管の端部と前記高圧側冷媒配管の外周面とに気密性を有して固着した第1固着部材と、
前記第1固着部材と分割して設けてあり前記高圧側冷媒配管を挿通して前記高圧側冷媒配管の端部と当該端部に配置した口管の内周面とに気密性を有して固着した第2固着部材と
を備えたことを特徴とする内部熱交換器。 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 an internal heat exchanger that is provided in a refrigerant cooling circuit that forms a refrigerant circulation path having an evaporator that is fed back to the compressor and performs heat exchange between a high-pressure side and a low-pressure side of the refrigerant circulation path ,
The high-pressure side refrigerant piping is built inside the low-pressure side refrigerant piping,
A first fixing member that is inserted through the high-pressure side refrigerant pipe and has airtightness and fixed to an end portion of the low-pressure side refrigerant pipe and an outer peripheral surface of the high-pressure side refrigerant pipe;
It is provided separately from the first fixing member, and has an airtightness in an end portion of the high-pressure side refrigerant pipe passing through the high-pressure side refrigerant pipe and an inner peripheral surface of the mouth pipe disposed at the end portion. An internal heat exchanger comprising: a fixed second fixing member.
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JP2019184227A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-24 | 満夫 山田 | Cooling device with power generation function |
WO2021179731A1 (en) * | 2020-03-12 | 2021-09-16 | 浙江盾安人工环境股份有限公司 | Three-way pipe, heat exchanger, heat exchanger assembly and refrigeration apparatus |
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---|---|---|---|---|
JP2012112556A (en) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Nippon Itomic Co Ltd | Heat exchanger and method of connecting the same |
JP2016509192A (en) * | 2013-01-30 | 2016-03-24 | テトラ・ラヴァル・ホールディングス・アンド・ファイナンス・ソシエテ・アノニムTetra Laval Holdings & Finance S.A. | Tube heat treatment apparatus with improved energy efficiency |
JP2019184227A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-24 | 満夫 山田 | Cooling device with power generation function |
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