JP2835325B2 - 冷凍システム並びに凝縮用熱交換装置 - Google Patents
冷凍システム並びに凝縮用熱交換装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な冷凍システ
ム並びにこの冷凍冷房システムに用いられる凝縮用熱交
換装置に関する。なお、本明細書でいう冷凍システムと
は、冷凍装置、冷蔵装置、冷房装置等、冷媒（フロン冷
媒など）の圧力、温度、相の各変化を伴うサイクルの過
程で被冷却対象の冷却を行わせる各種装置における冷却
システムを総称する。
ム並びにこの冷凍冷房システムに用いられる凝縮用熱交
換装置に関する。なお、本明細書でいう冷凍システムと
は、冷凍装置、冷蔵装置、冷房装置等、冷媒（フロン冷
媒など）の圧力、温度、相の各変化を伴うサイクルの過
程で被冷却対象の冷却を行わせる各種装置における冷却
システムを総称する。
【０００２】
【従来の技術】現在、一般に汎用されている冷凍システ
ムは図４に示されるように、冷凍サイクル中に封入され
たフロン冷媒等の凝縮性ガス冷媒を圧縮機２１で高温高
圧のガス冷媒にして、凝縮器２２で空気（又は冷却水）
と熱交換させて凝縮液化することにより常温に近い液体
に相変換した後、膨張弁２３で減圧膨張させて低温低圧
の液冷媒と成し、この液冷媒を冷却器（蒸発器）２４に
送って空気又は冷却用水と熱交換させることにより、蒸
発気化させ低温低圧のガス冷媒とする一方、空気又は冷
却用水を冷却して冷凍冷房用の冷熱源として利用し得る
ようにし、低温低圧のガス冷媒は圧縮機２１に戻すよう
にしたものである。この場合、凝縮器２２としては、空
気用ではクロスフィン形熱交換器が専ら用いられ、一
方、冷却水用ではシェル形熱交換器が専ら用いられてい
ることは周知である。なお、図４中において、２５は冷
却器２４用のファンであり、また、２８は室内側の前記
各機器２１，２３，２４，２５が収納されてなる室内側
のハウジングである。
ムは図４に示されるように、冷凍サイクル中に封入され
たフロン冷媒等の凝縮性ガス冷媒を圧縮機２１で高温高
圧のガス冷媒にして、凝縮器２２で空気（又は冷却水）
と熱交換させて凝縮液化することにより常温に近い液体
に相変換した後、膨張弁２３で減圧膨張させて低温低圧
の液冷媒と成し、この液冷媒を冷却器（蒸発器）２４に
送って空気又は冷却用水と熱交換させることにより、蒸
発気化させ低温低圧のガス冷媒とする一方、空気又は冷
却用水を冷却して冷凍冷房用の冷熱源として利用し得る
ようにし、低温低圧のガス冷媒は圧縮機２１に戻すよう
にしたものである。この場合、凝縮器２２としては、空
気用ではクロスフィン形熱交換器が専ら用いられ、一
方、冷却水用ではシェル形熱交換器が専ら用いられてい
ることは周知である。なお、図４中において、２５は冷
却器２４用のファンであり、また、２８は室内側の前記
各機器２１，２３，２４，２５が収納されてなる室内側
のハウジングである。
【０００３】このような従来の冷凍システムにおいて
は、利用側熱交換器として作用する冷却器２４に比し
て、熱源側熱交換器として作用する凝縮器２２の方が大
型構造とならざるを得ないことから、装置のコンパクト
化を図るために凝縮器２２を小型化しようと種々の検討
が成されているが、現状の冷凍システムにおいて凝縮液
化に必要とされる熱交換面積を大幅に減らすことは技術
的に困難であって、依然として大型の凝縮器２２が用い
られている。
は、利用側熱交換器として作用する冷却器２４に比し
て、熱源側熱交換器として作用する凝縮器２２の方が大
型構造とならざるを得ないことから、装置のコンパクト
化を図るために凝縮器２２を小型化しようと種々の検討
が成されているが、現状の冷凍システムにおいて凝縮液
化に必要とされる熱交換面積を大幅に減らすことは技術
的に困難であって、依然として大型の凝縮器２２が用い
られている。
【０００４】自動車用エアコン（冷房用空調機）の従来
例を挙げてさらに説明すると、ラジエータの前面スペー
スに熱交換面積の大きい空冷式凝縮器を設置した例が殆
どであることから、ラジエータ本来の能力を著しく低下
させるとともに、燃料も余計に消費されるために二酸化
炭素の排出に拍車をかける結果となり、更に、真夏の外
気高温時には凝縮器の熱交換量が不足する結果、高圧カ
ットによるエアコン停止が頻繁に起こる問題もあった。
例を挙げてさらに説明すると、ラジエータの前面スペー
スに熱交換面積の大きい空冷式凝縮器を設置した例が殆
どであることから、ラジエータ本来の能力を著しく低下
させるとともに、燃料も余計に消費されるために二酸化
炭素の排出に拍車をかける結果となり、更に、真夏の外
気高温時には凝縮器の熱交換量が不足する結果、高圧カ
ットによるエアコン停止が頻繁に起こる問題もあった。
【０００５】また、従来の産業用冷房機，冷却機におい
ては、空冷式、水冷式共に設置スペース、特に室外の設
置スペースが大きいこともあって、配管・電気配線工事
が大掛かりとなり、工事費用が嵩むだけでなく、工事期
間も長期に及ぶ等の経済的な不利が免れなかった。
ては、空冷式、水冷式共に設置スペース、特に室外の設
置スペースが大きいこともあって、配管・電気配線工事
が大掛かりとなり、工事費用が嵩むだけでなく、工事期
間も長期に及ぶ等の経済的な不利が免れなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の冷凍冷房システムが抱える問題点の解消を図るた
めに成されたものであり、本発明の目的は、凝縮用熱交
換装置の小型化を図って冷凍システムにおける装置コス
ト低減化並びに省エネルギー化を推進させ、もって、地
球環境の保全に一翼を担わせることができる冷凍システ
ム並びに凝縮用熱交換装置を提供することにある。
従来の冷凍冷房システムが抱える問題点の解消を図るた
めに成されたものであり、本発明の目的は、凝縮用熱交
換装置の小型化を図って冷凍システムにおける装置コス
ト低減化並びに省エネルギー化を推進させ、もって、地
球環境の保全に一翼を担わせることができる冷凍システ
ム並びに凝縮用熱交換装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明における請求項１の発明は冷凍システムに関
するものであって、圧縮機１から吐出した高温高圧の凝
縮性ガス冷媒を過半量と残余量とに分流して、過半量の
凝縮性ガス冷媒は内箱６及び該内箱６を取囲む外箱７の
二重箱型熱交換器から成る凝縮器５の内箱６に送り、残
余量の凝縮性ガス冷媒はその内部を流れる冷媒に対し増
速及び減圧作用を成すキャピラリコイル８に送り、この
キャピラリコイル８において凝縮及び減圧膨張して得ら
れる低温低圧の液冷媒を前記凝縮器５の外箱７に送って
内箱６の凝縮性ガス冷媒との間で熱交換を行なわせるこ
とによって、内箱６の凝縮性ガス冷媒を凝縮液化させる
一方、外箱７の液冷媒を蒸発気化させ、次いで、内箱６
の高圧液冷媒を液冷媒に渦流を生じさせるための螺旋状
伝熱管９Ａが備えられる液管９を経て膨張弁３に送って
減圧膨張させた後、冷却器４に送って空気又は冷却水と
の間で蒸発潜熱を熱交換させることにより蒸発気化さ
せ、この冷却器４で蒸発気化した低圧凝縮性ガス冷媒と
外箱７で蒸発気化した低圧凝縮性ガス冷媒とを合流させ
た後、圧縮機１に返戻させ、前記冷却器４において冷凍
冷房用の冷熱が得られる冷凍サイクルを形成してなるこ
とを特徴とする。
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明における請求項１の発明は冷凍システムに関
するものであって、圧縮機１から吐出した高温高圧の凝
縮性ガス冷媒を過半量と残余量とに分流して、過半量の
凝縮性ガス冷媒は内箱６及び該内箱６を取囲む外箱７の
二重箱型熱交換器から成る凝縮器５の内箱６に送り、残
余量の凝縮性ガス冷媒はその内部を流れる冷媒に対し増
速及び減圧作用を成すキャピラリコイル８に送り、この
キャピラリコイル８において凝縮及び減圧膨張して得ら
れる低温低圧の液冷媒を前記凝縮器５の外箱７に送って
内箱６の凝縮性ガス冷媒との間で熱交換を行なわせるこ
とによって、内箱６の凝縮性ガス冷媒を凝縮液化させる
一方、外箱７の液冷媒を蒸発気化させ、次いで、内箱６
の高圧液冷媒を液冷媒に渦流を生じさせるための螺旋状
伝熱管９Ａが備えられる液管９を経て膨張弁３に送って
減圧膨張させた後、冷却器４に送って空気又は冷却水と
の間で蒸発潜熱を熱交換させることにより蒸発気化さ
せ、この冷却器４で蒸発気化した低圧凝縮性ガス冷媒と
外箱７で蒸発気化した低圧凝縮性ガス冷媒とを合流させ
た後、圧縮機１に返戻させ、前記冷却器４において冷凍
冷房用の冷熱が得られる冷凍サイクルを形成してなるこ
とを特徴とする。
【０００８】また、本発明における請求項２の発明は凝
縮用熱交換装置に関するものであって、内箱６及び該内
箱６を取囲む外箱７を備える二重箱型熱交換器からなる
凝縮器５と、内部を流れる冷媒に対し増速及び減圧作用
を成す螺旋状細径伝熱管からなり、管出口を外箱７の冷
媒入口に接続したキャピラリコイル８と、その内部を流
れる冷媒に対し渦流を生じさせる螺旋状伝熱管９Ａを備
えて管入口を内箱６の冷媒出口に接続した液管９とを含
み、圧縮機１から吐出した高温高圧の凝縮性ガス冷媒の
うち過半量を内箱６に導入し、圧縮機１から吐出した高
温高圧の凝縮性ガス冷媒のうち前記過半量を差し引いた
残余量をキャピラリコイル８に導入し、熱交換作用で蒸
発した外箱７内のガス冷媒を圧縮機１の吸入側に返戻
し、熱交換作用で凝縮した内箱６内の液冷媒を液管９を
経て膨張弁３に送るように設けてなることによって、冷
凍サイクルにおける凝縮行程を担持する装置に形成した
ことを特徴とする。
縮用熱交換装置に関するものであって、内箱６及び該内
箱６を取囲む外箱７を備える二重箱型熱交換器からなる
凝縮器５と、内部を流れる冷媒に対し増速及び減圧作用
を成す螺旋状細径伝熱管からなり、管出口を外箱７の冷
媒入口に接続したキャピラリコイル８と、その内部を流
れる冷媒に対し渦流を生じさせる螺旋状伝熱管９Ａを備
えて管入口を内箱６の冷媒出口に接続した液管９とを含
み、圧縮機１から吐出した高温高圧の凝縮性ガス冷媒の
うち過半量を内箱６に導入し、圧縮機１から吐出した高
温高圧の凝縮性ガス冷媒のうち前記過半量を差し引いた
残余量をキャピラリコイル８に導入し、熱交換作用で蒸
発した外箱７内のガス冷媒を圧縮機１の吸入側に返戻
し、熱交換作用で凝縮した内箱６内の液冷媒を液管９を
経て膨張弁３に送るように設けてなることによって、冷
凍サイクルにおける凝縮行程を担持する装置に形成した
ことを特徴とする。
【０００９】このような本発明によれば、冷凍システム
における凝縮行程での熱交換の態様が、汎用されている
現行の冷凍システムのそれとは全く異なっている点に特
徴があり、基本的には凝縮性ガス冷媒に対して増速及び
減圧作用を成す過程において顕著な相・温度変化が生じ
るという事象に着目して、これを冷凍サイクルの凝縮工
程に応用することによって、凝縮・液化のために必要な
熱源の大部分を循環冷媒自体に求めるようにした点に本
発明の特徴が存在するものである。
における凝縮行程での熱交換の態様が、汎用されている
現行の冷凍システムのそれとは全く異なっている点に特
徴があり、基本的には凝縮性ガス冷媒に対して増速及び
減圧作用を成す過程において顕著な相・温度変化が生じ
るという事象に着目して、これを冷凍サイクルの凝縮工
程に応用することによって、凝縮・液化のために必要な
熱源の大部分を循環冷媒自体に求めるようにした点に本
発明の特徴が存在するものである。
【００１０】即ち、現行の冷凍システムにおける凝縮行
程が、圧縮機より吐出した高温高圧の凝縮性ガス冷媒を
外気または水によって冷却して凝縮液化する方式である
のに対して、本発明に係る新規なシステムでは、凝縮・
液化のための冷却用熱源として空気や水等の冷却用流体
を大量に用いる必要がなく、圧縮機より吐出した高温高
圧の凝縮性ガス冷媒の一部を、内部を流れる冷媒の流動
速度を増大させつつ減圧させることができるキャピラリ
コイル８に分流することによって、強制的に熱を放出さ
せ、液化させると同時に降圧させることによって冷却能
力を持つ低温液冷媒に相変化させ、この低温液冷媒にに
よって圧縮機より吐出した高温高圧の凝縮性ガス冷媒を
冷却・液化させる凝縮方式を採用した点を特徴としてい
る。
程が、圧縮機より吐出した高温高圧の凝縮性ガス冷媒を
外気または水によって冷却して凝縮液化する方式である
のに対して、本発明に係る新規なシステムでは、凝縮・
液化のための冷却用熱源として空気や水等の冷却用流体
を大量に用いる必要がなく、圧縮機より吐出した高温高
圧の凝縮性ガス冷媒の一部を、内部を流れる冷媒の流動
速度を増大させつつ減圧させることができるキャピラリ
コイル８に分流することによって、強制的に熱を放出さ
せ、液化させると同時に降圧させることによって冷却能
力を持つ低温液冷媒に相変化させ、この低温液冷媒にに
よって圧縮機より吐出した高温高圧の凝縮性ガス冷媒を
冷却・液化させる凝縮方式を採用した点を特徴としてい
る。
【００１１】上述する新規なシステムを採用したことに
より、本発明は同等の冷凍冷房能力の下で、従来の凝縮
器と比較して設置スペース比で約１／２０と小型化が可
能となり、換言するなれば同じ大きさで約４倍程度の凝
縮能力を引き出すことが可能であり、これによって、冷
凍システムにおける装置コストの低減化並びに省エネル
ギー化が果たされるものである。
より、本発明は同等の冷凍冷房能力の下で、従来の凝縮
器と比較して設置スペース比で約１／２０と小型化が可
能となり、換言するなれば同じ大きさで約４倍程度の凝
縮能力を引き出すことが可能であり、これによって、冷
凍システムにおける装置コストの低減化並びに省エネル
ギー化が果たされるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の好まし
い例について添付図面を参照しながら説明する。図１に
は本発明の実施の形態に係る冷凍システムの冷凍回路が
示される。図示の冷凍システムは、圧縮機１と、凝縮用
熱交換装置２と、膨張弁３と、冷却器４とを要素機器と
して備え、それら機器を冷媒配管によって循環的に接続
することによって冷凍冷房用の装置が構成される。
い例について添付図面を参照しながら説明する。図１に
は本発明の実施の形態に係る冷凍システムの冷凍回路が
示される。図示の冷凍システムは、圧縮機１と、凝縮用
熱交換装置２と、膨張弁３と、冷却器４とを要素機器と
して備え、それら機器を冷媒配管によって循環的に接続
することによって冷凍冷房用の装置が構成される。
【００１３】圧縮機１、膨張弁３及び冷却器４は、現行
の冷凍冷房装置に使用されるものと構造、機能が基本的
に変わらないので、ここではそれらについての詳細説明
を省略し、本発明の特徴とされる構成要素である凝縮用
熱交換装置２の態様について以下説明する。
の冷凍冷房装置に使用されるものと構造、機能が基本的
に変わらないので、ここではそれらについての詳細説明
を省略し、本発明の特徴とされる構成要素である凝縮用
熱交換装置２の態様について以下説明する。
【００１４】上記凝縮用熱交換装置２は、凝縮器５と、
キヤピラリコイル８と、液管９とを要素部材に有し、凝
縮器５は、内箱６及び該内箱６を全周囲から取囲む外箱
７を備えていて、内箱６の周壁材には銅板などの熱伝達
性能に優れる材質の板体が用いられて両箱６，７間で効
率的な熱交換を行なうことができる二重箱型熱交換器に
形成されている。内箱６及び外箱７は、外壁部に冷媒入
口と冷媒出口をそれぞれ開口して有しており、内箱６の
冷媒入口には高圧ガス管１０の流出側端を接続させ、内
箱６の冷媒出口には前記液管９の流入側端を接続させ、
一方、外箱７の冷媒入口には液管１４の流出側端を接続
させ、外箱７の冷媒出口にはガス管１３の流入側端を接
続させている。
キヤピラリコイル８と、液管９とを要素部材に有し、凝
縮器５は、内箱６及び該内箱６を全周囲から取囲む外箱
７を備えていて、内箱６の周壁材には銅板などの熱伝達
性能に優れる材質の板体が用いられて両箱６，７間で効
率的な熱交換を行なうことができる二重箱型熱交換器に
形成されている。内箱６及び外箱７は、外壁部に冷媒入
口と冷媒出口をそれぞれ開口して有しており、内箱６の
冷媒入口には高圧ガス管１０の流出側端を接続させ、内
箱６の冷媒出口には前記液管９の流入側端を接続させ、
一方、外箱７の冷媒入口には液管１４の流出側端を接続
させ、外箱７の冷媒出口にはガス管１３の流入側端を接
続させている。
【００１５】上記キャピラリコイル８は、例えば数ｍの
所定長の熱伝達性能に優れる細径伝熱管、例えば直径
３．１２ｍｍ（１／８ｉｎ）の銅製管を螺旋状に巻装し
て形成されるコイルチューブから成っていて、本実施形
態の例では、細長い筒状のケーシング１７に収納して、
付設したファン１６によりケーシング１７内に大気を送
風して冷却が促進されるように形成している。このキャ
ピラリコイル８は、その内部を流れる冷媒の流動速度を
増大させながら、同時に減圧を行わせることができる特
徴を有するものであって、その流入側端には前記高圧ガ
ス管１０に流入側端が分岐接続された分岐ガス管１２の
流出側端を接続させ、また、流出側端には前記液管１４
の流入側端を接続させている。
所定長の熱伝達性能に優れる細径伝熱管、例えば直径
３．１２ｍｍ（１／８ｉｎ）の銅製管を螺旋状に巻装し
て形成されるコイルチューブから成っていて、本実施形
態の例では、細長い筒状のケーシング１７に収納して、
付設したファン１６によりケーシング１７内に大気を送
風して冷却が促進されるように形成している。このキャ
ピラリコイル８は、その内部を流れる冷媒の流動速度を
増大させながら、同時に減圧を行わせることができる特
徴を有するものであって、その流入側端には前記高圧ガ
ス管１０に流入側端が分岐接続された分岐ガス管１２の
流出側端を接続させ、また、流出側端には前記液管１４
の流入側端を接続させている。
【００１６】上記液管９は、内箱６で凝縮・液化した液
冷媒を膨張弁３に導くための管路であって、螺旋状伝熱
管９Ａを管路の一部に又は全部に備え、その流出側端を
膨張弁３の入口に接続させている。なお、液管９に螺旋
状伝熱管９Ａを設けたのは、該管内を流動する液冷媒に
渦流（乱流）を積極的に起こさせて、距離を稼ぐととも
に流動速度をあげて過冷却および減圧作用を促進させる
ことにより、膨張弁３の入口部の圧力を下げさせてより
低圧・低温の液冷媒を得るための減圧膨張作用をスムー
ズに行わせる点で有効であるからに他ならない。
冷媒を膨張弁３に導くための管路であって、螺旋状伝熱
管９Ａを管路の一部に又は全部に備え、その流出側端を
膨張弁３の入口に接続させている。なお、液管９に螺旋
状伝熱管９Ａを設けたのは、該管内を流動する液冷媒に
渦流（乱流）を積極的に起こさせて、距離を稼ぐととも
に流動速度をあげて過冷却および減圧作用を促進させる
ことにより、膨張弁３の入口部の圧力を下げさせてより
低圧・低温の液冷媒を得るための減圧膨張作用をスムー
ズに行わせる点で有効であるからに他ならない。
【００１７】このような構成になる凝縮用熱交換装置２
が設けられた上記冷凍システムは、膨張弁３の低圧側出
口部を液管を介して冷却器４の冷媒入口に接続し、この
冷却器４の冷媒入口を吸入用の低圧ガス管１１を介して
圧縮機１の吸入口に接続し、高圧ガス管１０の流入側端
を圧縮機１の吐出口に接続するとともに、前記ガス管１
３の流出側端を低圧ガス管１１の途中に分岐接続するこ
とによって凝縮性ガス冷媒の密閉循環回路が形成され
る。
が設けられた上記冷凍システムは、膨張弁３の低圧側出
口部を液管を介して冷却器４の冷媒入口に接続し、この
冷却器４の冷媒入口を吸入用の低圧ガス管１１を介して
圧縮機１の吸入口に接続し、高圧ガス管１０の流入側端
を圧縮機１の吐出口に接続するとともに、前記ガス管１
３の流出側端を低圧ガス管１１の途中に分岐接続するこ
とによって凝縮性ガス冷媒の密閉循環回路が形成され
る。
【００１８】次にこの冷凍システムの運転態様を、凝縮
性ガス冷媒として例えばフロン冷媒Ｒ１２が用いられて
なる装置の場合について以下説明すると、圧縮機１の吐
出口から出た高温高圧の凝縮性ガス冷媒（イ）は、過半
量が高圧ガス管１０に、残余量が分岐ガス管１２に分流
して、過半量例えば６０％量の凝縮性ガス冷媒は凝縮器
５の内箱６に流入する。一方、残余量例えば４０％量の
凝縮性ガス冷媒はキャピラリコイル８に流れて凝縮・液
化した後、減圧して低温液冷媒（ロ）となって凝縮器５
の外箱７に流入する。
性ガス冷媒として例えばフロン冷媒Ｒ１２が用いられて
なる装置の場合について以下説明すると、圧縮機１の吐
出口から出た高温高圧の凝縮性ガス冷媒（イ）は、過半
量が高圧ガス管１０に、残余量が分岐ガス管１２に分流
して、過半量例えば６０％量の凝縮性ガス冷媒は凝縮器
５の内箱６に流入する。一方、残余量例えば４０％量の
凝縮性ガス冷媒はキャピラリコイル８に流れて凝縮・液
化した後、減圧して低温液冷媒（ロ）となって凝縮器５
の外箱７に流入する。
【００１９】内箱６内の高温高圧ガス冷媒と外箱７内の
低温低圧の液冷媒とが熱交換して、内箱６内の高温高圧
ガス冷媒は凝縮潜熱を放出することにより液化して高圧
液冷媒（ハ）となり、外箱７内の低温低圧の液冷媒は蒸
発潜熱を奪取することにより気化して低圧ガス冷媒
（ニ）となる。内箱６に溜まっている高圧液冷媒は、液
管９を経る間に減圧されて中圧液冷媒（ホ）となる。、
この中圧液冷媒（ホ）は膨張弁３に至り、減圧膨張して
低圧低温液冷媒（ヘ）となった後、冷却器４に送り込ま
れて、ここでファン１５が起生する空気との間で蒸発潜
熱を熱交換することにより蒸発気化する。この冷却器４
で蒸発気化した低圧ガス冷媒（ト）と、外箱７で蒸発気
化した低圧ガス冷媒（ニ）とは合流した後、圧縮機１に
吸入され、以上のような冷凍サイクルが形成される。こ
の冷凍サイクルにおいて前記冷却器４でファン１５が送
風する空気が冷却されることにより、冷凍冷房用の冷熱
源が得られることになる。
低温低圧の液冷媒とが熱交換して、内箱６内の高温高圧
ガス冷媒は凝縮潜熱を放出することにより液化して高圧
液冷媒（ハ）となり、外箱７内の低温低圧の液冷媒は蒸
発潜熱を奪取することにより気化して低圧ガス冷媒
（ニ）となる。内箱６に溜まっている高圧液冷媒は、液
管９を経る間に減圧されて中圧液冷媒（ホ）となる。、
この中圧液冷媒（ホ）は膨張弁３に至り、減圧膨張して
低圧低温液冷媒（ヘ）となった後、冷却器４に送り込ま
れて、ここでファン１５が起生する空気との間で蒸発潜
熱を熱交換することにより蒸発気化する。この冷却器４
で蒸発気化した低圧ガス冷媒（ト）と、外箱７で蒸発気
化した低圧ガス冷媒（ニ）とは合流した後、圧縮機１に
吸入され、以上のような冷凍サイクルが形成される。こ
の冷凍サイクルにおいて前記冷却器４でファン１５が送
風する空気が冷却されることにより、冷凍冷房用の冷熱
源が得られることになる。
【００２０】なお、本発明において重要な構成要素部材
であるキャピラリコイル８は、用いられる金属の材質、
管の亘長及び径、螺旋の径、ピッチ及び巻き方向の各条
件について、諸種の試験を重ねることによって適当した
条件を備える細径伝熱管を選定すればよいが、この場
合、冷媒の種類、入口側でのガス冷媒の圧力、温度並び
に出口側での液冷媒の圧力、温度の各使用条件に基づい
て最適なものを設定することが可能であり、更に、所定
サイズの細径伝熱管の１本を螺旋管に加工したもの、あ
るいは巻き方向が異なる螺旋細径伝熱管の２本を直列に
接続したものなどのいずれについてもキャピラリコイル
として使用することは勿論可能であって、増速・減圧作
用を効率的に成し得る条件のキャピラリコイルを随意選
択すれば良い。また、キャピラリコイル８に対し膨張弁
を併用して直列接続してもよい。
であるキャピラリコイル８は、用いられる金属の材質、
管の亘長及び径、螺旋の径、ピッチ及び巻き方向の各条
件について、諸種の試験を重ねることによって適当した
条件を備える細径伝熱管を選定すればよいが、この場
合、冷媒の種類、入口側でのガス冷媒の圧力、温度並び
に出口側での液冷媒の圧力、温度の各使用条件に基づい
て最適なものを設定することが可能であり、更に、所定
サイズの細径伝熱管の１本を螺旋管に加工したもの、あ
るいは巻き方向が異なる螺旋細径伝熱管の２本を直列に
接続したものなどのいずれについてもキャピラリコイル
として使用することは勿論可能であって、増速・減圧作
用を効率的に成し得る条件のキャピラリコイルを随意選
択すれば良い。また、キャピラリコイル８に対し膨張弁
を併用して直列接続してもよい。
【００２１】
【実施例】図２には、本発明の第１実施例に係る産業用
冷房装置のシステム構成図が示される。図示の冷房装置
は通常、空冷パッケージ型と称される種類に属してい
て、圧縮機１、凝縮用熱交換装置２、膨張弁３、冷却器
４、ロール型ファンからなる冷却器用のファン１５が、
室内に据置かれるハウジング１８内に一括的に収納され
ている。この場合、凝縮器５、キャピラリコイル８及び
液管９からなる凝縮用熱交換装置２は従来システムにお
ける空冷式の凝縮器２２（図４参照）に比べて非常に小
型であり、かつ、外気を主たる冷却熱源としていないこ
とから、図示のようにハウジング１８内の通気性が良い
狭いスペースに設置することが可能であり、従って、従
来のような室外に設置した凝縮器２２との間を連絡する
ガス管、液管が省略でき、装置コスト及び設置工事費の
低廉化が可能である。
冷房装置のシステム構成図が示される。図示の冷房装置
は通常、空冷パッケージ型と称される種類に属してい
て、圧縮機１、凝縮用熱交換装置２、膨張弁３、冷却器
４、ロール型ファンからなる冷却器用のファン１５が、
室内に据置かれるハウジング１８内に一括的に収納され
ている。この場合、凝縮器５、キャピラリコイル８及び
液管９からなる凝縮用熱交換装置２は従来システムにお
ける空冷式の凝縮器２２（図４参照）に比べて非常に小
型であり、かつ、外気を主たる冷却熱源としていないこ
とから、図示のようにハウジング１８内の通気性が良い
狭いスペースに設置することが可能であり、従って、従
来のような室外に設置した凝縮器２２との間を連絡する
ガス管、液管が省略でき、装置コスト及び設置工事費の
低廉化が可能である。
【００２２】また、従来の空冷式の凝縮器２２では、外
気温度２５〜６０℃の強制送風によって凝縮液化過程を
とらせていたために大きな冷却用熱交換面積を必要とし
ていたのに対して、本発明に係る凝縮用熱交換装置２の
凝縮器５は、−２０℃等の氷点以下の低温度に液化した
冷媒を冷却用に利用しているため、従来の対空気用凝縮
器に対して１／２０以下の熱交換面積で同等の冷却能力
を持たせることができる。
気温度２５〜６０℃の強制送風によって凝縮液化過程を
とらせていたために大きな冷却用熱交換面積を必要とし
ていたのに対して、本発明に係る凝縮用熱交換装置２の
凝縮器５は、−２０℃等の氷点以下の低温度に液化した
冷媒を冷却用に利用しているため、従来の対空気用凝縮
器に対して１／２０以下の熱交換面積で同等の冷却能力
を持たせることができる。
【００２３】なお、上記第１実施例において、凝縮性ガ
ス冷媒としてフロン冷媒Ｒ２２を用いた具体的実施装置
に関して、その各部における冷媒の圧力・温度の状態は
図２を参照して、高温高圧凝縮性ガス冷媒（イ）：１５
ｋｇ／ｃｍ２，８５℃、低温中圧液冷媒（チ）：７ｋｇ
／ｃｍ２，１２℃、低温低圧液冷媒（ロ）：−５０ｍｍ
（水銀柱），−２０℃、高圧液冷媒（ハ）：１４ｋｇ／
ｃｍ２，３５℃、低圧ガス冷媒（ニ）：−５０ｍｍ（水
銀柱），−２０℃、中圧液冷媒（ホ）：０ｋｇ／ｃ
ｍ２，−５℃、低圧低温液冷媒（ヘ）：−５０ｍｍ（水
銀柱），−２０℃、低圧ガス冷媒（ト）：−５０ｍｍ
（水銀柱），−２０℃となる。
ス冷媒としてフロン冷媒Ｒ２２を用いた具体的実施装置
に関して、その各部における冷媒の圧力・温度の状態は
図２を参照して、高温高圧凝縮性ガス冷媒（イ）：１５
ｋｇ／ｃｍ２，８５℃、低温中圧液冷媒（チ）：７ｋｇ
／ｃｍ２，１２℃、低温低圧液冷媒（ロ）：−５０ｍｍ
（水銀柱），−２０℃、高圧液冷媒（ハ）：１４ｋｇ／
ｃｍ２，３５℃、低圧ガス冷媒（ニ）：−５０ｍｍ（水
銀柱），−２０℃、中圧液冷媒（ホ）：０ｋｇ／ｃ
ｍ２，−５℃、低圧低温液冷媒（ヘ）：−５０ｍｍ（水
銀柱），−２０℃、低圧ガス冷媒（ト）：−５０ｍｍ
（水銀柱），−２０℃となる。
【００２４】図３には、本発明の第２実施例に係る自動
車用エアコンのシステム構成図が示される。図示の冷房
装置は圧縮機１、凝縮用熱交換装置２及び膨張弁３がエ
ンジン１９及びラジエータ２０を設置したエンジンルー
ム内にコンパクトに収設され、冷却器４が車室内に取り
付けられた構造であり、凝縮用熱交換装置２は非常に小
型であり、かつ、外気を積極的な冷却熱源としていない
ことから、図示のようにエンジンルーム内の通気性が良
い僅かなスペースを利用して設置することが可能であ
り、従来の自動車用エアコンが、図３に一点鎖線で示さ
れるようにラジエータ２０の前方風上側に設置されてい
たのと較べると、ラジエータ２０に対して本来の能力を
十分に引き出すことができて、車のエンジン性能を向上
させることが可能である。
車用エアコンのシステム構成図が示される。図示の冷房
装置は圧縮機１、凝縮用熱交換装置２及び膨張弁３がエ
ンジン１９及びラジエータ２０を設置したエンジンルー
ム内にコンパクトに収設され、冷却器４が車室内に取り
付けられた構造であり、凝縮用熱交換装置２は非常に小
型であり、かつ、外気を積極的な冷却熱源としていない
ことから、図示のようにエンジンルーム内の通気性が良
い僅かなスペースを利用して設置することが可能であ
り、従来の自動車用エアコンが、図３に一点鎖線で示さ
れるようにラジエータ２０の前方風上側に設置されてい
たのと較べると、ラジエータ２０に対して本来の能力を
十分に引き出すことができて、車のエンジン性能を向上
させることが可能である。
【００２５】なお、上記第２実施例において、凝縮性ガ
ス冷媒としてフロン冷媒Ｒ１２を用いた具体的実施装置
に関して、その各部における冷媒の圧力・温度の状態は
図３を参照して、高温高圧凝縮性ガス冷媒（イ）：１５
ｋｇ／ｃｍ２，８０℃、低温低圧液冷媒（ロ）：−２５
０ｍｍ（水銀柱），−２０℃、高圧液冷媒（ハ）：１５
ｋｇ／ｃｍ２，６０℃、低圧ガス冷媒（ニ）：−２５０
ｍｍ（水銀柱），２℃、中圧液冷媒（ホ）：２ｋｇ／ｃ
ｍ２，−５℃、低圧低温液冷媒（ヘ）：−２５０ｍｍ
（水銀柱），−２０℃、低圧ガス冷媒（ト）：−２５０
ｍｍ（水銀柱），２℃となる。
ス冷媒としてフロン冷媒Ｒ１２を用いた具体的実施装置
に関して、その各部における冷媒の圧力・温度の状態は
図３を参照して、高温高圧凝縮性ガス冷媒（イ）：１５
ｋｇ／ｃｍ２，８０℃、低温低圧液冷媒（ロ）：−２５
０ｍｍ（水銀柱），−２０℃、高圧液冷媒（ハ）：１５
ｋｇ／ｃｍ２，６０℃、低圧ガス冷媒（ニ）：−２５０
ｍｍ（水銀柱），２℃、中圧液冷媒（ホ）：２ｋｇ／ｃ
ｍ２，−５℃、低圧低温液冷媒（ヘ）：−２５０ｍｍ
（水銀柱），−２０℃、低圧ガス冷媒（ト）：−２５０
ｍｍ（水銀柱），２℃となる。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明によれば、凝縮用熱交換面積が大きいことが冷凍
システムの大型化をもたらす主たる原因であった点に着
目して、新規な冷凍サイクルの完成に基づき凝縮用熱交
換面積の飛躍的な縮小を図ることを可能としたものであ
って、その結果、冷凍システムの構造をコンパクト化し
得て、産業用に関しては過剰なエネルギー消費を低減
し、自動車用ではエンジンの高効率運転の実現により二
酸化炭素の大気中への排出量を大幅に軽減することが可
能となり、斯界に寄与するところ正に多大な発明であ
る。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
本発明によれば、凝縮用熱交換面積が大きいことが冷凍
システムの大型化をもたらす主たる原因であった点に着
目して、新規な冷凍サイクルの完成に基づき凝縮用熱交
換面積の飛躍的な縮小を図ることを可能としたものであ
って、その結果、冷凍システムの構造をコンパクト化し
得て、産業用に関しては過剰なエネルギー消費を低減
し、自動車用ではエンジンの高効率運転の実現により二
酸化炭素の大気中への排出量を大幅に軽減することが可
能となり、斯界に寄与するところ正に多大な発明であ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係る冷凍システムの冷凍
回路図である。
回路図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る産業用冷房装置のシ
ステム構成図である。
ステム構成図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る自動車用エアコンの
システム構成図である。
システム構成図である。
【図４】従来の冷凍システムのシステム構成図である。
１…圧縮機 ２…凝縮用熱交換装置 ３…膨張弁
４…冷却器 ５…凝縮器 ６…内箱 ７…外箱 ８…
キャピラリコイル ９…液管 ９Ａ…螺旋状伝熱管 １０…高圧ガス管
１１…低圧ガス管 １２…分岐ガス管 １３…ガス管 １４…液管
１５…ファン １６…ファン １７…ケーシング １８…ハウジン
グ １９…エンジン ２０…ラジエータ
４…冷却器 ５…凝縮器 ６…内箱 ７…外箱 ８…
キャピラリコイル ９…液管 ９Ａ…螺旋状伝熱管 １０…高圧ガス管
１１…低圧ガス管 １２…分岐ガス管 １３…ガス管 １４…液管
１５…ファン １６…ファン １７…ケーシング １８…ハウジン
グ １９…エンジン ２０…ラジエータ
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮機１から吐出した高温高圧の凝縮性
ガス冷媒を過半量と残余量とに分流して、過半量の凝縮
性ガス冷媒は内箱６及び該内箱６を取囲む外箱７の二重
箱型熱交換器から成る凝縮器５の内箱６に送り、残余量
の凝縮性ガス冷媒はその内部を流れる冷媒に対し増速及
び減圧作用を成すキャピラリコイル８に送り、このキャ
ピラリコイル８において凝縮及び減圧膨張して得られる
低温低圧の液冷媒を前記凝縮器５の外箱７に送って内箱
６の凝縮性ガス冷媒との間で熱交換を行なわせることに
よって、内箱６の凝縮性ガス冷媒を凝縮液化させる一
方、外箱７の液冷媒を蒸発気化させ、次いで、内箱６の
高圧液冷媒を液冷媒に渦流を生じさせるための螺旋状伝
熱管９Ａが備えられる液管９を経て膨張弁３に送って減
圧膨張させた後、冷却器４に送って空気又は冷却水との
間で蒸発潜熱を熱交換させることにより蒸発気化させ、
この冷却器４で蒸発気化した低圧凝縮性ガス冷媒と外箱
７で蒸発気化した低圧凝縮性ガス冷媒とを合流させた
後、圧縮機１に返戻させ、前記冷却器４において冷凍冷
房用の冷熱が得られる冷凍サイクルを形成してなること
を特徴とする冷凍システム。 - 【請求項２】 内箱６及び該内箱６を取囲む外箱７を備
える二重箱型熱交換器からなる凝縮器５と、内部を流れ
る冷媒に対し増速及び減圧作用を成す螺旋状細径伝熱管
からなり、管出口を外箱７の冷媒入口に接続したキャピ
ラリコイル８と、その内部を流れる冷媒に対し渦流を生
じさせる螺旋状伝熱管９Ａを備えて管入口を内箱６の冷
媒出口に接続した液管９とを含み、圧縮機１から吐出し
た高温高圧の凝縮性ガス冷媒のうち過半量を内箱６に導
入し、圧縮機１から吐出した高温高圧の凝縮性ガス冷媒
のうち前記過半量を差し引いた残余量をキャピラリコイ
ル８に導入し、熱交換作用で蒸発した外箱７内のガス冷
媒を圧縮機１の吸入側に返戻し、熱交換作用で凝縮した
内箱６内の液冷媒を液管９を経て膨張弁３に送るように
設けてなることによって、冷凍サイクルにおける凝縮行
程を担持する装置に形成したことを特徴とする凝縮用熱
交換装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9349898A JP2835325B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-11-14 | 冷凍システム並びに凝縮用熱交換装置 |
| GB9800433A GB2321296B (en) | 1997-01-20 | 1998-01-12 | Freezing system and heat exchanger device for condensation |
| FR9800379A FR2758617B1 (fr) | 1997-01-20 | 1998-01-15 | Systeme de refrigeration et de refroidissement et dispositif de condensation pour un echangeur de chaleur utilisable avec ce systeme |
| DE19802008A DE19802008C2 (de) | 1997-01-20 | 1998-01-20 | Gefrierverfahren und Wärmetauscher zur Kondensation |
| US09/009,301 US6021645A (en) | 1997-01-20 | 1998-01-20 | Freezing and cooling system and heat exchanger device for condensation |
| KR1019980001493A KR100300779B1 (ko) | 1997-01-20 | 1998-01-20 | 응축 유니트 및 냉동시스템 |
| HK99100322A HK1015446A1 (en) | 1997-01-20 | 1999-01-22 | Freezing system and heat exchanger device for condensation |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1964197 | 1997-01-20 | ||
| JP9-19641 | 1997-01-20 | ||
| JP9349898A JP2835325B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-11-14 | 冷凍システム並びに凝縮用熱交換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10259958A JPH10259958A (ja) | 1998-09-29 |
| JP2835325B2 true JP2835325B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=26356494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9349898A Expired - Fee Related JP2835325B2 (ja) | 1997-01-20 | 1997-11-14 | 冷凍システム並びに凝縮用熱交換装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6021645A (ja) |
| JP (1) | JP2835325B2 (ja) |
| KR (1) | KR100300779B1 (ja) |
| DE (1) | DE19802008C2 (ja) |
| FR (1) | FR2758617B1 (ja) |
| GB (1) | GB2321296B (ja) |
| HK (1) | HK1015446A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101415141B1 (ko) * | 2011-10-28 | 2014-07-04 | 주식회사 리메드 | 감압 방식의 발열체의 냉각 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2802291B1 (fr) * | 1999-12-09 | 2002-05-31 | Valeo Climatisation | Circuit de climatisation, notamment pour vehicule automobile |
| WO2001046629A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-06-28 | James Ross | Hot discharge gas desuperheater |
| US8746007B2 (en) | 2005-09-26 | 2014-06-10 | Takao Hara | Heat converter for condensation and refrigeration system using the same |
| US8181478B2 (en) * | 2006-10-02 | 2012-05-22 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Refrigeration system |
| US8769982B2 (en) * | 2006-10-02 | 2014-07-08 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Injection system and method for refrigeration system compressor |
| US7647790B2 (en) * | 2006-10-02 | 2010-01-19 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Injection system and method for refrigeration system compressor |
| KR101118913B1 (ko) * | 2011-10-13 | 2012-02-27 | 김시동 | 냉방장치 |
| US11029066B2 (en) | 2016-07-11 | 2021-06-08 | Hill Phoenix, Inc. | Valve and capillary tube system for refrigeration systems |
| CN108302670A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-07-20 | 格力电器（合肥）有限公司 | 空调机组 |
| CN110030771B (zh) * | 2019-04-02 | 2024-02-09 | 广东海洋大学 | 一种采用热管水冷的汽车空调用节能冷凝器 |
| TWI741931B (zh) * | 2021-01-07 | 2021-10-01 | 宙升機械有限公司 | 氣冷式鰭管型冷凝器加強熱傳導系統 |
Family Cites Families (8)
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|---|---|---|---|---|
| US2183343A (en) * | 1937-04-01 | 1939-12-12 | Westinghouse Electric & Mfg Co | Refrigeration apparatus and method |
| US2272093A (en) * | 1939-10-24 | 1942-02-03 | Gen Motors Corp | Refrigerating apparatus |
| US3368364A (en) * | 1966-01-06 | 1968-02-13 | American Air Filter Co | Refrigeration control system |
| DE1601067A1 (de) * | 1968-02-19 | 1970-06-18 | Refrigeration System Ab | Verfahren und Vorrichtung fuer Kompressionskuehlanlagen zur Konstanthaltung der Temperatur in einem zu kuehlenden Raum |
| JPS5585862A (en) * | 1978-12-22 | 1980-06-28 | Hoshizaki Electric Co Ltd | Improvement of condenser for refrigeration system |
| US4406134A (en) * | 1981-11-23 | 1983-09-27 | General Electric Company | Two capillary vapor compression cycle device |
| US4696168A (en) * | 1986-10-01 | 1987-09-29 | Roger Rasbach | Refrigerant subcooler for air conditioning systems |
| JPH08261575A (ja) * | 1995-03-22 | 1996-10-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 非共沸冷媒混合物を用いた冷凍装置 |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP9349898A patent/JP2835325B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-12 GB GB9800433A patent/GB2321296B/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-15 FR FR9800379A patent/FR2758617B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-20 DE DE19802008A patent/DE19802008C2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1998-01-20 US US09/009,301 patent/US6021645A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-01-22 HK HK99100322A patent/HK1015446A1/xx not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101415141B1 (ko) * | 2011-10-28 | 2014-07-04 | 주식회사 리메드 | 감압 방식의 발열체의 냉각 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| GB9800433D0 (en) | 1998-03-04 |
| HK1015446A1 (en) | 1999-10-15 |
| KR19980070621A (ko) | 1998-10-26 |
| FR2758617A1 (fr) | 1998-07-24 |
| KR100300779B1 (ko) | 2001-11-22 |
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| DE19802008C2 (de) | 2001-03-08 |
| GB2321296B (en) | 1999-04-07 |
| DE19802008A1 (de) | 1998-07-23 |
| GB2321296A (en) | 1998-07-22 |
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