JP2016017718A - Refrigeration device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus.
放熱器と吸熱器との間に第1膨張弁、及び第2膨張弁を設け、さらに第1膨張弁と第2膨張弁との間に気液分離器を設けた冷凍装置が特許文献1に開示されている。
しかし、上記の技術では、複数の膨張弁を通過し、冷媒が減圧された場合に、液相状態の冷媒の一部が配管の中で気化し、吸熱器に気相状態の冷媒が流入するおそれがあり、吸熱器における吸熱性能が低下するおそれがある。特に、上記の技術では、ある程度の容積を持つ気液分離器が設けられており、冷媒が気液分離器に流入することで冷媒の圧力がさらに低下し、冷媒が気化し易くなり、上記問題が発生し易くなる。 However, in the above technique, when the refrigerant passes through a plurality of expansion valves and the refrigerant is decompressed, a part of the liquid phase refrigerant is vaporized in the pipe, and the gas phase refrigerant flows into the heat absorber. There is a possibility that the endothermic performance of the heat absorber may be reduced. In particular, in the above-described technology, a gas-liquid separator having a certain volume is provided, and when the refrigerant flows into the gas-liquid separator, the pressure of the refrigerant is further reduced, and the refrigerant is easily vaporized. Is likely to occur.
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、冷媒が吸熱器に流入する前に気化することを抑止し、吸熱器の吸熱性能を向上することを目的とする。 The present invention has been invented to solve such problems, and it is an object of the present invention to prevent the refrigerant from evaporating before flowing into the heat absorber and to improve the heat absorption performance of the heat absorber.
本発明のある態様に係る冷凍装置は、圧縮機と、放熱器と、吸熱器とを有する冷凍サイクル内を冷媒が循環する冷凍装置であって、放熱器を通過した冷媒が流れる第1流路と、第1流路から分岐し冷媒が流れる第2流路と、第1流路を流れる冷媒と、第2流路を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換器とを備え、第1流路を流れ、熱交換器を通過した冷媒を吸熱器に流入させる。 A refrigeration apparatus according to an aspect of the present invention is a refrigeration apparatus in which a refrigerant circulates in a refrigeration cycle having a compressor, a radiator, and a heat absorber, and the first flow path through which the refrigerant that has passed through the radiator flows. And a second flow path that branches from the first flow path and through which the refrigerant flows, a refrigerant that flows through the first flow path, and a heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant that flows through the second flow path, The refrigerant that has flowed through one flow path and passed through the heat exchanger is caused to flow into the heat absorber.
この態様によると、吸熱器に流入する冷媒を熱交換器によって冷却することで、冷媒が気化することを抑制することができ、吸熱器の吸熱性能を向上することができる。 According to this aspect, the refrigerant flowing into the heat absorber is cooled by the heat exchanger, whereby the refrigerant can be prevented from being vaporized, and the heat absorption performance of the heat absorber can be improved.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の第1実施形態の冷凍装置の冷凍サイクル1について図1を用いて説明する。図1は、冷凍サイクル1の概略構成図である。
A
冷凍サイクル1は、圧縮機2と、放熱器3と、吸熱器4と、気液分離器5と、過冷却器6と、第1膨張弁7と、第2膨張弁8と、第3膨張弁9とを備える。冷凍サイクル1では、吸熱器4の出口と放熱器3の入口とが第1冷媒流路20によって接続され、第1冷媒流路20に、圧縮機2が配置される。また、冷凍サイクル1では、放熱器3の出口と吸熱器4の入口とが第2冷媒流路21によって接続され、第2冷媒流路21に、第1膨張弁7、気液分離器5、過冷却器6、及び第3膨張弁9が、放熱器3側から順に配置される。また、冷凍サイクル1では、放熱器3と第1膨張弁7との間の第2冷媒流路21から第3冷媒流路22が分岐しており、第3冷媒流路22に、第2膨張弁8、及び過冷却器6が、放熱器3側から順に配置される。
The
圧縮機2は、第1冷媒流路20上に、第1圧縮機2aと第2圧縮機2bとを直列に配置して構成される。第1圧縮機2aは冷媒を圧縮し、第2圧縮機2bは第1圧縮機2aによって圧縮された冷媒を更に圧縮する。
The
放熱器3は、第1圧縮機2a、及び第2圧縮機2bによって圧縮されて温度が高くなった冷媒を、例えば空気との熱交換によって冷却し、冷媒を液化する。
The radiator 3 cools the refrigerant whose temperature has been increased by being compressed by the
第1膨張弁7は、放熱器3で液化され、第2冷媒流路21を流れる冷媒を減圧する。第2膨張弁8は、放熱器3で液化され、第3冷媒流路22を流れる冷媒を減圧する。
The first expansion valve 7 is liquefied by the radiator 3 and depressurizes the refrigerant flowing through the second
第1膨張弁7、及び第2膨張弁8は、過冷却器6において、第2冷媒流路21を流れる冷媒を第3冷媒流路22を流れる冷媒によって過冷却可能となるように、第2冷媒流路21を流れる冷媒、及び第3冷媒流路22を流れる冷媒を減圧させる。つまり、過冷却器6において、第2冷媒流路21の冷媒の温度よりも、第3冷媒流路22の冷媒の温度が低くなるように、各減圧比が設定されており、第2膨張弁8の減圧比は第1膨張弁7の減圧比よりも大きい。
In the supercooler 6, the first expansion valve 7 and the
気液分離器5は、第1膨張弁7によって減圧された冷媒を、液相と気相とに分離する。気液分離器5には、第2冷媒流路21の他に、第4冷媒流路23が接続されており、分離された気相状態の冷媒は、第4冷媒流路23を介して第2圧縮機2bに流入する。
The gas-
過冷却器6では、第2冷媒流路21、及び第3冷媒流路22が近接するように配置されており、気液分離器5によって分離され、第2冷媒流路21を流れる液相状態の冷媒を、第3冷媒流路22を流れる冷媒によって過冷却する。
In the subcooler 6, the second
第3冷媒流路22は、過冷却器6の下流側で第4冷媒流路23と合流し、第3冷媒流路22を流れた冷媒は、第4冷媒流路23を介して第2圧縮機2bに流入する。
The third
第3膨張弁9は、過冷却器6によって過冷却された冷媒が、吸熱器4において気化するように、第2冷媒流路21を流れる冷媒を減圧する。
The
吸熱器4は、第3膨張弁9によって減圧された冷媒を、例えば空気との熱交換によって気化する。吸熱器4で冷媒が気化する際に、吸熱器4の周囲の空気が冷却される。
The heat absorber 4 vaporizes the refrigerant decompressed by the
次に本実施形態の冷凍サイクル1の作用について図2を用いて説明する。図2は、冷凍サイクル1の比エンタルピと冷媒の圧力との関係を示す図である。
Next, the effect | action of the refrigerating
第1圧縮機2a、及び第2圧縮機2bによって冷媒を圧縮することで、冷媒の圧力は高くなる(図2中a点、b点)。圧力が高くなった冷媒は、放熱器3による熱交換によって冷却され、液化する(図2中c点)。液化した冷媒は、第2冷媒流路21、及び第2冷媒流路21から分岐する第3冷媒流路22を流れる。
By compressing the refrigerant by the
第2冷媒流路21を流れる冷媒は、第1膨張弁7によって減圧され(図2中d点)、気液分離器5によって液相と気相とに分離される。分離された液相状態の冷媒は、過冷却器6において、第3冷媒流路22を流れる冷媒によって過冷却される(図2中e点)。過冷却された第2冷媒流路21を流れる冷媒は、第3膨張弁9によってさらに減圧され(図2中f点)、吸熱器4に流入する。第2冷媒流路21を流れる冷媒は、過冷却器6によって過冷却されるので、第3膨張弁9によって減圧された場合でも、気化し難く、液相の状態で吸熱器4に流入する。一方、分離された気相状態の冷媒は、第4冷媒流路23を介して第2圧縮機2bに流入する(図2中g点)。
The refrigerant flowing through the
第3冷媒流路22を流れる冷媒は、第2膨張弁8によって減圧され、第2冷媒流路21を流れる冷媒よりも温度が低くなり(図2中h点)、過冷却器6において、第2冷媒流路21を流れる冷媒を過冷却することで気化し、第4冷媒流路23を流れる気相状態の冷媒と共に、第2圧縮機2bに流入する(図2中g点)。なお、図2においては、c点とh点との間の比エンタルピと圧力との関係を説明のため破線で示す。また、c点とd点との間の比エンタルピ、及びc点とh点との間の比エンタルピは等しいが、図2においては説明のためにずらして記載している。
The refrigerant flowing through the third
吸熱器4に流入した冷媒は、吸熱器4における熱交換によって気化し、気相状態の冷媒は第1圧縮機2aに流入する(図2中i点)。
The refrigerant that has flowed into the heat absorber 4 is vaporized by heat exchange in the heat absorber 4, and the gas-phase refrigerant flows into the
本発明の第1実施形態の効果について説明する。 The effect of 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
第2冷媒流路21を流れる冷媒と、第2冷媒流路21から分岐した第3冷媒流路22を流れる冷媒との間で熱交換を行い、第2冷媒流路21を流れる冷媒を過冷却する過冷却器6を設ける。過冷却器6によって吸熱器4に流入する冷媒を過冷却することで、吸熱器4に流入するまでの間に冷媒が気化することを抑制し、吸熱器4における吸熱性能を向上することができる。また、第2冷媒流路21を流れる冷媒と、第2冷媒流路21から分岐した第3冷媒流路22を流れる冷媒との間で熱交換を行うことで、過冷却のために温度調整装置を別途設ける必要がなく、冷凍サイクル1が大型化することを抑制することができる。
Heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the second
第3冷媒流路22に設けた第2膨張弁8における減圧比を第2冷媒流路21に設けた第1膨張弁7における減圧比よりも大きくする。これにより、過冷却器6において第2冷媒流路21を流れる冷媒を、第3冷媒流路22を流れる冷媒によって過冷却することができ、簡易な構成で、過冷却器6において第2冷媒流路21を流れる冷媒を過冷却することができる。
The pressure reduction ratio in the
第3膨張弁9に気液混合状態で冷媒が流入すると、第3膨張弁9から吐出される冷媒の吐出量が安定せず、ハンチングが生じるおそれがある。本実施形態では、第1膨張弁7と第3膨張弁9との間に過冷却器6を設け、第3膨張弁9に流入する冷媒を過冷却器6で過冷却する。これにより、冷媒が気化することを抑制し、第3膨張弁9に気液混合状態の冷媒が流入することを抑制することができ、第3膨張弁9から吐出される冷媒にハンチングが生じることを抑制することができる。
If the refrigerant flows into the
第1膨張弁7と過冷却器6との間に、気液分離器5を設け、第2冷媒流路21を流れる冷媒を気相と液相とに分離し、液相状態の冷媒のみを過冷却器6に流入させる。これにより、吸熱器4に気相状態の冷媒が流入することを抑制することができ、また、過冷却器6において冷媒をより過冷却することができ、冷媒の気化を抑制することができ、吸熱器4における吸熱性能を向上することができる。
A gas-
気液分離器5によって分離された気相状態の冷媒を第4冷媒流路23を介して第2圧縮機2bに流入させる。また、過冷却器6を通過した気相状態の冷媒が流れる第2冷媒流路21を第4冷媒流路23に合流させ、過冷却器6を通過した気相状態の冷媒を第4冷媒流路23を介して第2圧縮機2bに流入させる。このように、気相状態の冷媒が第2圧縮機2bに戻されるので、冷凍サイクル1を循環する冷媒の流量が少なくなることを抑制することができる。
The refrigerant in the gas phase separated by the gas-
次に本発明の第2実施形態について図3を用いて説明する。図3は、第2実施形態の冷凍サイクル1の概略構成図である。第2実施形態については第1実施形態と異なる部分を説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
第2実施形態の冷凍サイクル1は、気液分離器30、及び過冷却器31が一体となっている。具体的には、第3冷媒流路22の一部が気液分離器30の内部を通るように設けられており、第3冷媒流路22を流れる冷媒によって気液分離器30の液相状態の冷媒を過冷却する。つまり、気液分離器30の内部を通る第3冷媒流路22の一部が過冷却器31として機能する。なお、過冷却器31として機能する第3冷媒流路22の一部は、気液分離器30に貯留された液相状態の冷媒に浸るように設けられており、液相状態の冷媒は、第3冷媒流路22を流れる冷媒によって過冷却される。
In the
本発明の第2実施形態の効果について説明する。 The effect of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated.
過冷却器31と気液分離器30とを一体化する。これにより、過冷却器を気液分離器と別体として設ける場合よりも、冷凍サイクル1を小型にすることができ、冷凍サイクル1のレイアウト性を向上することができる。
The
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.
1 冷凍サイクル
2 圧縮機
2a 第1圧縮機
2b 第2圧縮機
3 放熱器
4 吸熱器
5 気液分離器
6 過冷却器(熱交換器)
7 第1膨張弁
8 第2膨張弁
9 第3膨張弁
21 第2冷媒流路(第1流路)
22 第3冷媒流路(第2流路)
23 第4冷媒流路(第3流路)
30 気液分離器
31 過冷却器
DESCRIPTION OF
7
22 3rd refrigerant | coolant flow path (2nd flow path)
23 Fourth refrigerant channel (third channel)
30 Gas-
Claims (6)
前記放熱器を通過した前記冷媒が流れる第1流路と、
前記第1流路から分岐し前記冷媒が流れる第2流路と、
前記第1流路を流れる前記冷媒と、前記第2流路を流れる前記冷媒との間で熱交換を行う熱交換器とを備え、
前記第1流路を流れ、前記熱交換器を通過した前記冷媒を前記吸熱器に流入させることを特徴とする冷凍装置。 A refrigeration system in which a refrigerant circulates in a refrigeration cycle having a compressor, a radiator, and a heat absorber,
A first flow path through which the refrigerant that has passed through the radiator;
A second flow path branched from the first flow path and through which the refrigerant flows;
A heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant flowing through the first flow path and the refrigerant flowing through the second flow path;
A refrigerating apparatus, wherein the refrigerant that flows through the first flow path and passes through the heat exchanger is caused to flow into the heat absorber.
前記第1流路において前記熱交換器よりも上流側に設けられ、前記第1流路を流れる前記冷媒を減圧する第1膨張弁と、
前記第2流路において前記熱交換器よりも上流側に設けられ、前記第2流路を流れる前記冷媒を減圧する第2膨張弁とを備え、
前記第2膨張弁の減圧比は、前記第1膨張弁の減圧比よりも大きく設定され、
前記熱交換器は、前記第2流路を流れる前記冷媒によって前記第1流路を流れる前記冷媒を冷却する過冷却器である、
ことを特徴とする冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 1,
A first expansion valve that is provided upstream of the heat exchanger in the first flow path and depressurizes the refrigerant flowing through the first flow path;
A second expansion valve provided on the upstream side of the heat exchanger in the second flow path and depressurizing the refrigerant flowing in the second flow path;
The pressure reduction ratio of the second expansion valve is set larger than the pressure reduction ratio of the first expansion valve,
The heat exchanger is a subcooler that cools the refrigerant flowing through the first flow path by the refrigerant flowing through the second flow path.
A refrigeration apparatus characterized by that.
前記第1流路において前記第1膨張弁よりも下流側に設けられ、前記第1流路を流れる前記冷媒を減圧する第3膨張弁を備え、
前記過冷却器は、前記第1膨張弁と前記第3膨張弁との間に設けられる、
ことを特徴とする冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 2,
A third expansion valve that is provided on the downstream side of the first expansion valve in the first flow path and depressurizes the refrigerant flowing in the first flow path;
The subcooler is provided between the first expansion valve and the third expansion valve.
A refrigeration apparatus characterized by that.
前記第1膨張弁と前記過冷却器との間の前記第1流路に設けられた気液分離器と、
前記気液分離器によって分離された気相状態の冷媒が流れ、前記気相状態の冷媒を前記圧縮機に流入させる第3流路とを備え、
前記過冷却器を通過した前記冷媒が流れる前記第2流路は、前記第3流路に合流する、
ことを特徴とする冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 2 or 3,
A gas-liquid separator provided in the first flow path between the first expansion valve and the supercooler;
A refrigerant in a gas phase separated by the gas-liquid separator flows, and a third flow path for allowing the refrigerant in the gas phase to flow into the compressor,
The second flow path through which the refrigerant that has passed through the subcooler merges with the third flow path;
A refrigeration apparatus characterized by that.
前記第1膨張弁と前記第3膨張弁との間の前記第1流路に設けられ、前記過冷却器を有する気液分離器と、
前記気液分離器によって分離された気相状態の冷媒が流れ、前記気相状態の冷媒を前記圧縮機に流入させる第3流路とを備え、
前記気液分離器内に貯留された液相状態の冷媒と熱交換した前記冷媒が流れる前記第2流路は、前記第3流路に合流する、
ことを特徴とする冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 3,
A gas-liquid separator provided in the first flow path between the first expansion valve and the third expansion valve and having the supercooler;
A refrigerant in a gas phase separated by the gas-liquid separator flows, and a third flow path for allowing the refrigerant in the gas phase to flow into the compressor,
The second flow path through which the refrigerant having exchanged heat with the liquid-phase refrigerant stored in the gas-liquid separator joins the third flow path;
A refrigeration apparatus characterized by that.
前記圧縮機は、第1圧縮機と、前記第1圧縮機よりも前記放熱器側に設けた第2圧縮機とを直列に配置して構成され、
前記第3流路は、前記第2流路を流れた前記冷媒、及び前記気液分離器の前記気相状態の冷媒を前記第2圧縮機に流入させる、
ことを特徴とする冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 4 or 5, wherein
The compressor is configured by arranging a first compressor and a second compressor provided on the radiator side of the first compressor in series,
The third flow path causes the refrigerant that has flowed through the second flow path and the gas phase refrigerant of the gas-liquid separator to flow into the second compressor.
A refrigeration apparatus characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014142462A JP2016017718A (en) | 2014-07-10 | 2014-07-10 | Refrigeration device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019128069A (en) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 株式会社Nttファシリティーズ | Steam compression type refrigerator |
-
2014
- 2014-07-10 JP JP2014142462A patent/JP2016017718A/en active Pending
Cited By (2)
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JP2019128069A (en) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | 株式会社Nttファシリティーズ | Steam compression type refrigerator |
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