JP2006523819A - 冷蔵システムとその作動方法 - Google Patents

Abstract

循環冷媒を含む閉回路を介して一つの凝縮器１４、１４ａと二つ以上の蒸発器２１、２８へ接続されている一つの圧縮機１０を備えた冷蔵システムであって、前記回路は、前記凝縮器１４、１４ａと連通し、かつ、第１バルブ２２、２２ａまたは同等物を介して少なくとも一つの蒸発器２１と連通する、少なくとも一つの第１出口を有する容器１９、１９ａまたは同等物を備え、前記容器１９、１９ａは、前記凝縮器から流入する前記冷媒の所定量を受け取り一時的に貯蔵するよう配置され、前記容器１９、１９ａはまた、前記所定量が前記容器１９、１９ａに貯蔵された時、前記冷媒の残り部分が一つ以上の蒸発器２８を通過して循環するための一つ以上の追加された前記蒸発器２８と連通する少なくとも一つの第２出口２６、２６ａを備え、前記第２出口２６、２６ａは、前記第１出口よりも上に位置付けられていることを特徴とする、冷蔵システム。

Description

本発明は、循環冷媒を含む閉回路を介して一つの凝縮器と二つ以上の蒸発器へ接続されている一つの圧縮機を備えた冷蔵システムに関する。本発明はまた、このようなシステムを作動する方法にも関する。

上述の型式の冷蔵システムは公知であり、例えば冷蔵庫や冷凍庫に使用されている。このシステムにおいて、二つ以上の蒸発器を使用する時、もし各蒸発器が異なる温度レベルおよび／または熱負荷の下で稼働しているなら、該システムの最高エネルギ効率を達成することには問題がある。もし蒸発器が他のデバイス無しに直列か並列に接続されているなら、該システムの最低温度により、システム性能効率（ＣＯＰ）すなわちエネルギ消費効率が決まる。

この問題の一解決方法は、複数のバルブを有する並行接続の複数の蒸発器を分離し、異なる状態で蒸発器を稼動することである。この解決方法の問題は、異なる状態は異なる冷媒量を要求すると言う事である。この問題を解く方法は、本願の請求項に記載した特徴を持つデバイスを用いることである。

本発明の実施形態が、添付図面を参照して、以下に記述される。
図１に示すように、冷媒を含んだ閉回路の吸入管１１と圧力管１２に接続された圧縮機１０がある。高圧ガス状態の冷媒を含む圧力管１２は、凝縮器１４の入口１３に接続されている。凝縮器１４内で、ガスは、液体状態へ徐々に凝縮される。凝縮器の出口１５は、容器１９で終点となる垂直分岐部１８を有するＴ字形部材１７の入口分岐部１６へ接続される。容器１９内で、凝縮液の所定量が一時的に隠されることが可能となる。該容器の底に、バルブ２２と第１膨張デバイス２３を介して第１高負荷蒸発器２１の入口側に接続された管２０がある。第１蒸発器２１の出口管２４は、チェックバルブ２５を介して吸入管１１へ接続されている。吸入管１１内で、冷媒は、低圧の蒸気状態で存在している。

Ｔ字形部材１７の出口分岐部２６は、管２７を介して第２バルブ２９および第２膨張デバイス３０により第２軽負荷蒸発器２８へ接続される。第２蒸発器２８の出口管３１もまた吸入管１１へ接続される。

第１蒸発器２１は、低圧状態の高負荷蒸発器であり、一方、第２蒸発器２８は、高圧状態の軽負荷蒸発器である。

本システムは、以下の方式で作動する。圧縮機１０の低圧側の吸入管１１から、蒸気は、圧縮機１０によって、高圧へ圧縮され圧力管１２へ供給される。ガスは、入口１３から凝縮器１４の中へ入り、暖かい凝縮液へ徐々に凝縮するように冷却される。暖かい凝縮液は、凝縮器の出口側１５からＴ字形部材１７の入口分岐部１６内へ流入し、さらに垂直分岐部１８を通過する。暖かい凝縮液は、垂直分岐部１８から容器１９内へ重力により流入する。バルブ２２が開いていれば、冷媒は、かなり低圧状態で膨張デバイス２３を介して、第１高負荷蒸発器２１へ入る。低圧凝縮液は、蒸発器が設置されている冷却空間から熱を吸収すると同時に、沸騰する。発生した蒸気は、低圧状態であり、チェックバルブ２５を通過して吸入管１１内へ流入する。

一方、もしバルブ２２が閉じていれば、暖かい凝縮液は、収集され、容器を充填するまで、容器１９内へ一時的に隠され貯留される。それから、システム内の冷媒の残りの量は、バルブ２９が開いていれば、これに替わり、Ｔ字形部材１７の出口分岐部２６、管２７、第２膨張デバイス３０、第２軽負荷蒸発器２８を通過して、第２蒸発器が設置されている空間を冷却しながら吸入管１１へ流入する。

本発明の範囲は、第１バルブ（２２、２２ａ）と接続している容器（１９）の第１出口と、第２バルブ（２９、２９ａ）と接続している容器（１９）の第２出口と、の間の位置に関するレベル（液位）関係であることを、当業者により理解されるべきである。レベルの関係は、第１バルブ２２が閉じている時、容器内へ収集され一時的に隠され貯留される暖かい凝縮液の量により画定される。これは、第２出口が第１出口（またはその他の近傍位置）の「上」に位置付けられる限り凝縮液が収集される量が画定されることを意味する。用語「上」は、該二つの出口が互いに真上である必要はないと言う事を意味する。

バルブ２２、２９と圧縮機１０と従来型温度センサは、適切な方式で設計された電子回路により接続され制御される。

吸入管１１用の熱交換器として容器１９を使用することにより、エネルギを節約することや冷却効率を向上させることが可能であることが、上記と関連して述べられなければならない。容器１９内へ吸入管を内包することにより、またこれらの部品を熱伝達方式で集合させることにより、熱が、暖かい凝縮液から吸入管１１内の冷たい蒸気へ伝達される。その結果、暖かい凝縮液が冷却されながら（これは冷却効率を向上させる）、冷たい蒸気は加熱され、同時にエネルギが節約される。

図２に示す別の実施形態によれば、隠れた容積は、その替わりに、凝縮器１４ａの一体化された一部となっている。隠れた容積は、凝縮器１４ａの低位部１９ａにより創られる。こうして、管２０ａ内のバルブ２２ａが閉じる時、凝縮液は、それがバルブ２９ａを介して管２７ａへ接続されている出口２６ａに到達するまで凝縮器の低位部に集められる。バルブ２９ａが開いているならば、システムの残りの冷媒は、凝縮器１４ａの上部を通過して単独で循環する。これは、液体が凝縮器の低位部で収集され隠され、収集され隠された液体は、熱伝達の観点から無活動のものと見なされることが可能となることを意味する。この配置を使用することにより、大きい高熱放射と大きい充填量を持つ第１状態および小さい高熱放射と小さい充填量を持つ第２状態という二つの状態を持つ凝縮器を創ることが可能となる。

本発明の第１実施形態の模式図である。 本発明の第２実施形態の模式図である。

Claims (7)

1. 循環冷媒を含む閉回路を介して一つの凝縮器（１４、１４ａ）と二つ以上の蒸発器（２１、２８）へ接続されている一つの圧縮機（１０）を備えた冷蔵システムであって、
   前記回路は、前記凝縮器（１４、１４ａ）と連通し、かつ、第１バルブ（２２、２２ａ）または同等物を介して少なくとも一つの蒸発器（２１）と連通する、少なくとも一つの第１出口を有する容器（１９、１９ａ）または同等物を備え、
   前記容器（１９、１９ａ）は、前記凝縮器から流入する前記冷媒の所定量を受け取り一時的に貯蔵するよう配置され、
   前記容器（１９、１９ａ）はまた、前記所定量が前記容器（１９、１９ａ）に貯蔵された時、前記冷媒の残り部分が蒸発器（２８）を通過して循環するための一つ以上の追加された前記蒸発器（２８）と連通する少なくとも一つの第２出口（２６、２６ａ）を備え、
   前記第２出口（２６、２６ａ）は、前記第１出口よりも上に位置付けられていることを特徴とする、冷蔵システム。
2. 第２バルブ（２９、２９ａ）または同等物が、前記第２出口（２６、２６ａ）に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の冷蔵システム。
3. 前記回路は、前記容器（１９、１９ａ）の一部を構成するＴ字形部材（１７）を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の冷蔵システム。
4. 前記容器（１９ａ）が、前記凝縮器（１４ａ）に一体化された該凝縮器（１４ａ）の一部であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の冷蔵システム。
5. 前記容器（１９ａ）が、前記凝縮器（１４ａ）の低位部にあることを特徴とする、請求項４に記載の冷蔵システム。
6. 前記回路が、前記蒸発器（２１、２８）と前記圧縮機（１０）との間に配置された少なくとも一つの吸入管（１１）を備え、
   該吸入管（１１）は、前記容器（１９、１９ａ）と熱交換するように配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の冷蔵システム。
7. 蒸気状態となった高圧ガスへ圧縮され、前記ガスが徐々に凝縮可能となる冷媒を含む閉回路を備えた冷蔵システムを作動する方法であって、
   凝縮液の一部が、第１蒸発器内で後に蒸発するための循環しない隠れた量として一時的に収集され、
   隠れた量が満杯となった時、残りの冷媒の少なくとも一部が、第２蒸発器を通過して循環することを特徴とする、冷蔵システムを作動する方法。

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