JP2865844B2 - 冷凍システム - Google Patents
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- F25B40/02—Subcoolers
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- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
- F25B2400/052—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the capillary tube and another part of the refrigeration cycle
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- F25B2400/054—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the suction tube of the compressor and another part of the cycle
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- F25B2400/13—Economisers
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Description
【発明の詳細な説明】 関連出願 本願は、米国特許出願第288,848号の継続出願である
同第351,988号と技術的に関連する。
同第351,988号と技術的に関連する。
技術分野 この発明は、蒸気圧縮サイクルで作動する家庭用冷蔵
庫、特に二段圧縮機および二重蒸発器を有する冷蔵庫に
関する。
庫、特に二段圧縮機および二重蒸発器を有する冷蔵庫に
関する。
発明の背景 現在生産されている家庭用冷蔵庫は、単一蒸気圧縮サ
イクルで作動している。第１図に示す従来のサイクル
は、圧縮機Ａ、凝縮器Ｂ、膨張弁Ｃ、蒸発器Ｄおよび二
相冷媒を含む。図示のサイクルでは、キャピラリチュー
ブがスロットルとして作用する。キャピラリチューブを
圧縮機の吸込み側と近接配置してキャピラリチューブを
冷却する。キャピラリチューブ内の冷媒に起こる過冷却
により、システムの単位質量流量当りの冷却能力を増大
させてシステム効率を上げる。この効率上昇は、圧縮機
に供給するガスの温度を上げる不利を補って余りある。
第１図の蒸発器は約−10゜Fで作動する。冷蔵庫の空気
を蒸発器に吹きつけ、そして得られる空気流を制御し
て、空気流の一部を冷凍室に向け、残りの空気流を生鮮
食品室に向ける。したがって、冷蔵庫サイクルが冷凍作
用を行う温度は、冷凍庫には適切であるが、生鮮食品室
に適切な温度より低い。低い温度への冷却を行うのに必
要な機械的エネルギーは、それより高い温度への場合よ
り大きいので、単一蒸気圧縮サイクルは、２つの温度レ
ベルで冷却を行うのに要する機械的エネルギーより大き
な機械的エネルギーを使う。
イクルで作動している。第１図に示す従来のサイクル
は、圧縮機Ａ、凝縮器Ｂ、膨張弁Ｃ、蒸発器Ｄおよび二
相冷媒を含む。図示のサイクルでは、キャピラリチュー
ブがスロットルとして作用する。キャピラリチューブを
圧縮機の吸込み側と近接配置してキャピラリチューブを
冷却する。キャピラリチューブ内の冷媒に起こる過冷却
により、システムの単位質量流量当りの冷却能力を増大
させてシステム効率を上げる。この効率上昇は、圧縮機
に供給するガスの温度を上げる不利を補って余りある。
第１図の蒸発器は約−10゜Fで作動する。冷蔵庫の空気
を蒸発器に吹きつけ、そして得られる空気流を制御し
て、空気流の一部を冷凍室に向け、残りの空気流を生鮮
食品室に向ける。したがって、冷蔵庫サイクルが冷凍作
用を行う温度は、冷凍庫には適切であるが、生鮮食品室
に適切な温度より低い。低い温度への冷却を行うのに必
要な機械的エネルギーは、それより高い温度への場合よ
り大きいので、単一蒸気圧縮サイクルは、２つの温度レ
ベルで冷却を行うのに要する機械的エネルギーより大き
な機械的エネルギーを使う。
使用する機械的エネルギーを減少させる周知の方法で
は、２つの独立した冷凍サイクルを運転する、すなわち
低温の冷凍庫のためのサイクルと、中間温度の生鮮食品
室のためのサイクルを運転する。しかし、このようなシ
ステムは極めて経費がかさむ。
は、２つの独立した冷凍サイクルを運転する、すなわち
低温の冷凍庫のためのサイクルと、中間温度の生鮮食品
室のためのサイクルを運転する。しかし、このようなシ
ステムは極めて経費がかさむ。
単一蒸気圧縮サイクルでの冷凍庫運転のための冷却の
際に起こる別の問題として、圧縮機の入口温度と出口温
度との温度差が大きいことがある。圧縮機を出るガスは
過熱されており、これは熱力学的に不可逆なことを表わ
し、その結果熱力学的効率は比較的低くなる。過熱量を
少なくすれば、機械的エネルギーの使用量が減少し、し
たがって効率よくなる。
際に起こる別の問題として、圧縮機の入口温度と出口温
度との温度差が大きいことがある。圧縮機を出るガスは
過熱されており、これは熱力学的に不可逆なことを表わ
し、その結果熱力学的効率は比較的低くなる。過熱量を
少なくすれば、機械的エネルギーの使用量が減少し、し
たがって効率よくなる。
この発明の目的は、熱力学的効率を改良した、家庭用
冷蔵庫に用いる冷凍システムを提供することにある。
冷蔵庫に用いる冷凍システムを提供することにある。
この発明の別の目的は、圧縮機吐出口のガス温度を低
くした、家庭用冷蔵庫に用いるのに適当な冷凍システム
を提供することにある。
くした、家庭用冷蔵庫に用いるのに適当な冷凍システム
を提供することにある。
この発明の他の目的は、空気からの水分を圧縮機吸込
み管の上に凝縮させることのない冷凍システムを提供す
ることにある。
み管の上に凝縮させることのない冷凍システムを提供す
ることにある。
発明の要旨 この発明によれば、冷凍室および生鮮食品室を有する
家庭用冷蔵庫に用いるのに適当な冷凍システムが提供さ
れる。この冷凍システムは、冷媒流れ制御手段と、冷凍
室の冷却を行う第１蒸発器と、二段圧縮機と、凝縮機
と、キャピラリチューブと、生鮮食品室の冷却を行う第
２蒸発器とを含む。配管手段により、前述した要素すべ
てを記載した順序で直列にかつ冷媒流れ関係で連結す
る。相分離器が１つの入口および２つの出口を有し、そ
のうち第１出口は液相冷媒を送り出し、第２出口は気相
冷媒を送り出す。相分離器の入口は配管手段を介して第
２蒸発器に連結され、第１出口は配管手段を介して冷媒
流れ制御手段に冷媒流れ関係で連結される。相分離器の
第２出口は圧縮機の第１段と第２段との間に連結され
る。キャピラリチューブの第１部分が、相分離器の第２
出口を圧縮機の第１段と第２段との間に連結する配管手
段と熱伝達関係にある。キャピラリチューブの第２部分
が、第１蒸発器を第１段圧縮機の吸込み側に連結する配
管手段と熱伝達関係にある。
家庭用冷蔵庫に用いるのに適当な冷凍システムが提供さ
れる。この冷凍システムは、冷媒流れ制御手段と、冷凍
室の冷却を行う第１蒸発器と、二段圧縮機と、凝縮機
と、キャピラリチューブと、生鮮食品室の冷却を行う第
２蒸発器とを含む。配管手段により、前述した要素すべ
てを記載した順序で直列にかつ冷媒流れ関係で連結す
る。相分離器が１つの入口および２つの出口を有し、そ
のうち第１出口は液相冷媒を送り出し、第２出口は気相
冷媒を送り出す。相分離器の入口は配管手段を介して第
２蒸発器に連結され、第１出口は配管手段を介して冷媒
流れ制御手段に冷媒流れ関係で連結される。相分離器の
第２出口は圧縮機の第１段と第２段との間に連結され
る。キャピラリチューブの第１部分が、相分離器の第２
出口を圧縮機の第１段と第２段との間に連結する配管手
段と熱伝達関係にある。キャピラリチューブの第２部分
が、第１蒸発器を第１段圧縮機の吸込み側に連結する配
管手段と熱伝達関係にある。
発明の要旨は特許請求の範囲に記載した通りである。
この発明の構成および実施方法は、他の目的および効果
とともに、図面を参照した以下の説明から一層明瞭に理
解できるであろう。
この発明の構成および実施方法は、他の目的および効果
とともに、図面を参照した以下の説明から一層明瞭に理
解できるであろう。
実施例の記載 第２図にこの発明の二重蒸発器二段システムの１実施
例を示す。このシステムは、膨張弁11として図示された
冷媒流れを制御するスロットル、第１蒸発器13、第１段
15および第２段17を有する二段圧縮機14、凝縮器21、キ
ャピラリチューブ23、および第２蒸発器25を記載した順
序で直列に冷媒流れ関係で配管または導管26により連結
した構成である。相分離器27は、第３図の断面図に示す
ように、密閉容器31を含み、その上部に液相および気相
の冷媒を導入する入口33を有し、また２つの出口35およ
び37を有する。入口33から入ってくる冷媒とともに運ば
れてくる固体材料を除去するために、容器31の上部にス
クリーン44を配置してある。第１出口35は容器31の底部
に配置され、液体冷媒39を送り出す。第２出口37は、容
器の上部の内部から外部に延在する配管により形成され
る。配管は、容器の上部と流れ連通関係にあり、入口33
を通して容器の上部に入ってくる液体冷媒が配管の開口
端に入らないように配置されている。キャピラリチュー
ブ23からの二相冷媒を相分離器27の入口33に供給する。
相分離器27は液体冷媒を膨張弁11に供給する。相分離器
27は飽和冷媒蒸気も供給し、その飽和冷媒蒸気は第１圧
縮機15の蒸気出力と合一され、一緒に第２圧縮機17の入
口に供給される。キャピラリチューブ23は、その長さの
一部分が相分離器27を第１圧縮機段の出口と第２圧縮機
段の吸込みラインとの接合部に連結する配管と熱的接触
関係にある。キャピラリチューブ23の残りの部分は第１
圧縮機段の吸込みラインと熱的接触関係にある。熱的接
触は、キャピラリチューブの外面と配管の外面同士を互
いに並べてはんだ付けすることによって達成できる。第
２図では、キャピラリチューブ23を配管26のまわりに巻
つけている。しかし、これは熱伝達関係の線図的な表示
に過ぎない。熱伝達は、キャピラリチューブの流れが配
管の冷媒流れとは反対の方向に進む向流配置で行って、
熱交換効率を最大にする。第１圧縮機段15および第２圧
縮機段17を単一モータ（図示せず）により駆動される単
一ユニット14内に配置するのが好ましい。
例を示す。このシステムは、膨張弁11として図示された
冷媒流れを制御するスロットル、第１蒸発器13、第１段
15および第２段17を有する二段圧縮機14、凝縮器21、キ
ャピラリチューブ23、および第２蒸発器25を記載した順
序で直列に冷媒流れ関係で配管または導管26により連結
した構成である。相分離器27は、第３図の断面図に示す
ように、密閉容器31を含み、その上部に液相および気相
の冷媒を導入する入口33を有し、また２つの出口35およ
び37を有する。入口33から入ってくる冷媒とともに運ば
れてくる固体材料を除去するために、容器31の上部にス
クリーン44を配置してある。第１出口35は容器31の底部
に配置され、液体冷媒39を送り出す。第２出口37は、容
器の上部の内部から外部に延在する配管により形成され
る。配管は、容器の上部と流れ連通関係にあり、入口33
を通して容器の上部に入ってくる液体冷媒が配管の開口
端に入らないように配置されている。キャピラリチュー
ブ23からの二相冷媒を相分離器27の入口33に供給する。
相分離器27は液体冷媒を膨張弁11に供給する。相分離器
27は飽和冷媒蒸気も供給し、その飽和冷媒蒸気は第１圧
縮機15の蒸気出力と合一され、一緒に第２圧縮機17の入
口に供給される。キャピラリチューブ23は、その長さの
一部分が相分離器27を第１圧縮機段の出口と第２圧縮機
段の吸込みラインとの接合部に連結する配管と熱的接触
関係にある。キャピラリチューブ23の残りの部分は第１
圧縮機段の吸込みラインと熱的接触関係にある。熱的接
触は、キャピラリチューブの外面と配管の外面同士を互
いに並べてはんだ付けすることによって達成できる。第
２図では、キャピラリチューブ23を配管26のまわりに巻
つけている。しかし、これは熱伝達関係の線図的な表示
に過ぎない。熱伝達は、キャピラリチューブの流れが配
管の冷媒流れとは反対の方向に進む向流配置で行って、
熱交換効率を最大にする。第１圧縮機段15および第２圧
縮機段17を単一モータ（図示せず）により駆動される単
一ユニット14内に配置するのが好ましい。
作動時には、第１蒸発器13には冷凍室を冷却するため
に温度約−10゜Fの冷媒が入っている。第２蒸発器25に
は、生鮮食品室を冷却するために温度約25゜Fの冷媒が
入っている。
に温度約−10゜Fの冷媒が入っている。第２蒸発器25に
は、生鮮食品室を冷却するために温度約25゜Fの冷媒が
入っている。
膨張弁11を、蒸発器13の出口に僅かに乾いたガス流を
得るように調節する。あるいは適当な内腔（ボア）寸法
および長さを有するキャピラリチューブを用いてもよ
い。蒸発器13から第１圧縮機段15に入ってくるガスを圧
縮する。第１圧縮機段15から吐き出されたガスを相分離
器27からの飽和温度のガスと混合し、これら２つのガス
を第２圧縮機段17によりさらに圧縮する。第２圧縮機段
17からの高温高圧排出ガスを凝縮器21で凝縮する。キャ
ピラリチューブ23は、凝縮器21から出てくる液体をある
程度過冷却する寸法とする。キャピラリチューブ23はあ
る長さの小径の管である。小径であるので、キャピラリ
チューブの長さに沿って大きな圧力降下が起こり、液体
冷媒の圧力がその飽和圧以下に下がり、冷媒がガスに変
わる。キャピラリチューブ23は冷媒の流れを計量しなが
ら供給し、凝縮器と蒸発器の間の圧力差を維持する。凝
縮器21からの暖かい凝縮液体が入る暖かいキャピラリチ
ューブの外側と、相分離器27からの飽和蒸気ラインの外
側とが直接に接触しているため、低温側の蒸気ラインは
暖まり、キャピラリチューブは冷たくなる。この実施例
での第１および第２段の圧縮機吸込みライン温度は約−
10゜Fおよび25゜Fであるので、キャピラリチューブから
の吸込みライン加熱がなければ、室温空気からの水分が
これらのライン上に凝縮して、冷媒への寄生熱取得の原
因となり、効率を下げる。凝縮する水分は液滴となって
滴下する傾向もあり、別の問題が生じる。キャピラリチ
ューブによる吸込みライン加熱は、吸込みラインを凝縮
を避けるのに十分な温度に加温し、また蒸発器に流れる
キャピラリチューブ内の冷媒を冷却する。吸込みライン
中の冷媒蒸気の加温は、効率に悪影響を持つが、キャピ
ラリチューブ中の冷媒の冷却の効果と組み合わさると、
システムの全体効率は上昇する。キャピラリチューブで
の液体冷媒の膨張により、液体の一部が蒸発し、残りが
第２蒸発器の温度に冷却される。液相および気相冷媒が
相分離器27に入る。液体冷媒は容器の下部に溜り、一方
ガスは上部に溜る。相分離器は、ガス部分を送り出し
て、第１段圧縮機15から出てくるガスと合一する。相分
離器からのガスは約25゜Fで、第１段圧縮機から出てく
るガスを冷却し、これにより第２圧縮機17に入るガス温
度を中間冷却なしの場合により下げる。第２蒸発器25か
らの二相混合物の液体は相分離器27から第１スロットル
11へ流れ、冷媒はさらに低い圧力に下がる。残りの液体
は第１蒸発器13で蒸発し、蒸発器を約−10゜Fに冷却す
る。システムに十分な量の冷媒を装入し、相分離器内に
所望の液体レベルを維持できるようにする。
得るように調節する。あるいは適当な内腔（ボア）寸法
および長さを有するキャピラリチューブを用いてもよ
い。蒸発器13から第１圧縮機段15に入ってくるガスを圧
縮する。第１圧縮機段15から吐き出されたガスを相分離
器27からの飽和温度のガスと混合し、これら２つのガス
を第２圧縮機段17によりさらに圧縮する。第２圧縮機段
17からの高温高圧排出ガスを凝縮器21で凝縮する。キャ
ピラリチューブ23は、凝縮器21から出てくる液体をある
程度過冷却する寸法とする。キャピラリチューブ23はあ
る長さの小径の管である。小径であるので、キャピラリ
チューブの長さに沿って大きな圧力降下が起こり、液体
冷媒の圧力がその飽和圧以下に下がり、冷媒がガスに変
わる。キャピラリチューブ23は冷媒の流れを計量しなが
ら供給し、凝縮器と蒸発器の間の圧力差を維持する。凝
縮器21からの暖かい凝縮液体が入る暖かいキャピラリチ
ューブの外側と、相分離器27からの飽和蒸気ラインの外
側とが直接に接触しているため、低温側の蒸気ラインは
暖まり、キャピラリチューブは冷たくなる。この実施例
での第１および第２段の圧縮機吸込みライン温度は約−
10゜Fおよび25゜Fであるので、キャピラリチューブから
の吸込みライン加熱がなければ、室温空気からの水分が
これらのライン上に凝縮して、冷媒への寄生熱取得の原
因となり、効率を下げる。凝縮する水分は液滴となって
滴下する傾向もあり、別の問題が生じる。キャピラリチ
ューブによる吸込みライン加熱は、吸込みラインを凝縮
を避けるのに十分な温度に加温し、また蒸発器に流れる
キャピラリチューブ内の冷媒を冷却する。吸込みライン
中の冷媒蒸気の加温は、効率に悪影響を持つが、キャピ
ラリチューブ中の冷媒の冷却の効果と組み合わさると、
システムの全体効率は上昇する。キャピラリチューブで
の液体冷媒の膨張により、液体の一部が蒸発し、残りが
第２蒸発器の温度に冷却される。液相および気相冷媒が
相分離器27に入る。液体冷媒は容器の下部に溜り、一方
ガスは上部に溜る。相分離器は、ガス部分を送り出し
て、第１段圧縮機15から出てくるガスと合一する。相分
離器からのガスは約25゜Fで、第１段圧縮機から出てく
るガスを冷却し、これにより第２圧縮機17に入るガス温
度を中間冷却なしの場合により下げる。第２蒸発器25か
らの二相混合物の液体は相分離器27から第１スロットル
11へ流れ、冷媒はさらに低い圧力に下がる。残りの液体
は第１蒸発器13で蒸発し、蒸発器を約−10゜Fに冷却す
る。システムに十分な量の冷媒を装入し、相分離器内に
所望の液体レベルを維持できるようにする。
２つの圧縮機段の圧力比は、使用する冷媒の種類およ
び蒸発器を作動させるべき温度によって決まる。第１圧
縮機15への入口での圧力は、冷媒が−10゜Fで二相平衡
状態で存在する圧力によって決まる。第１圧縮機段の出
口での圧力は、25゜Fでの冷媒の飽和圧力によって決ま
る。凝縮器21の温度は、広い範囲の作動条件下で熱交換
器として機能するために、周囲温度よく高くなければな
らない。凝縮器をたとえば105゜Fで作動させる予定であ
れば、飽和時の冷媒の圧力を決定することができる。２
つの圧縮機の体積押しのけ能力は２つの温度レベルそれ
ぞれでシステムに必要な冷却容量の大きさによって決ま
り、これにより２つの圧縮機段を通る冷媒の質量流量が
決まる。
び蒸発器を作動させるべき温度によって決まる。第１圧
縮機15への入口での圧力は、冷媒が−10゜Fで二相平衡
状態で存在する圧力によって決まる。第１圧縮機段の出
口での圧力は、25゜Fでの冷媒の飽和圧力によって決ま
る。凝縮器21の温度は、広い範囲の作動条件下で熱交換
器として機能するために、周囲温度よく高くなければな
らない。凝縮器をたとえば105゜Fで作動させる予定であ
れば、飽和時の冷媒の圧力を決定することができる。２
つの圧縮機の体積押しのけ能力は２つの温度レベルそれ
ぞれでシステムに必要な冷却容量の大きさによって決ま
り、これにより２つの圧縮機段を通る冷媒の質量流量が
決まる。
二重蒸発器二段サイクルに必要な機械的エネルギー
は、同じ冷却容量の単一蒸発器単一圧縮機サイクルと比
べて少ない。このような効率上の利点が得られるのは、
相対的に高温の蒸発器から出るガスは、相対的に低温の
蒸発器から出るガスの場合の低い圧力からではなく、中
間圧力から圧縮されるという事実による。相分離器から
の飽和温度に冷却されたガスを加えることにより、第１
圧縮機から出てくるガスを冷却することも、同じく効率
の向上に貢献している。第２圧縮機に入るガスを冷却す
ることにより、第２圧縮機に必要な機械的エネルギーの
量が少なくなる。
は、同じ冷却容量の単一蒸発器単一圧縮機サイクルと比
べて少ない。このような効率上の利点が得られるのは、
相対的に高温の蒸発器から出るガスは、相対的に低温の
蒸発器から出るガスの場合の低い圧力からではなく、中
間圧力から圧縮されるという事実による。相分離器から
の飽和温度に冷却されたガスを加えることにより、第１
圧縮機から出てくるガスを冷却することも、同じく効率
の向上に貢献している。第２圧縮機に入るガスを冷却す
ることにより、第２圧縮機に必要な機械的エネルギーの
量が少なくなる。
この発明の別の実施例を第４図に示す。本システム
は、第２図に用いたのと同じ構成要素を同じように相互
連結した構成からなるが、第２図の膨張弁11の代わりに
キャピラリチューブ51を使用する。キャピラリチューブ
51を、第２図の場合と同様に、相分離器の液体出口ポー
トと第１蒸発器への入口との間に冷媒流れ関係で連結す
るが、さらに第１蒸発器13から出てくる冷媒ラインと熱
伝達関係で配置する。キャピラリチューブ51は第１蒸発
器からの配管に向流配置にてはんだ付けするのが好まし
い。キャピラリチューブ51の該当部分をはんだ付けした
ところより第１圧縮機段15の入口に近い第１蒸発器から
の配管の部分に、キャピラリチューブ23をはんだ付けす
る。
は、第２図に用いたのと同じ構成要素を同じように相互
連結した構成からなるが、第２図の膨張弁11の代わりに
キャピラリチューブ51を使用する。キャピラリチューブ
51を、第２図の場合と同様に、相分離器の液体出口ポー
トと第１蒸発器への入口との間に冷媒流れ関係で連結す
るが、さらに第１蒸発器13から出てくる冷媒ラインと熱
伝達関係で配置する。キャピラリチューブ51は第１蒸発
器からの配管に向流配置にてはんだ付けするのが好まし
い。キャピラリチューブ51の該当部分をはんだ付けした
ところより第１圧縮機段15の入口に近い第１蒸発器から
の配管の部分に、キャピラリチューブ23をはんだ付けす
る。
作動時には、まずキャピラリチューブ23の第１部分
を、相分離器から第２段圧縮機の入口まで延在する蒸気
ラインとの接触により冷却する。この蒸気ラインとの接
触による冷却の後の第１キャピラリチューブ23は、第１
蒸発器からの出口配管と接触する前の第２キャピラリチ
ューブ51より暖かい。したがって、第２キャピラリチュ
ーブ51は第１蒸発器から第１圧縮機段の入口まで延在す
る配管の、まだ第１キャピラリチューブ23により加熱さ
れていない部分と接触する。キャピラリチューブ23が蒸
発器のすぐ近くの配管部分に接触すると、配管の温度が
上がってしまい、配管との接触によるキャピラリチュー
ブ51の冷却を妨げることになる。キャピラリチューブ51
は、キャピラリチューブ51が第１蒸発器の出口と熱伝達
関係にない場合の温度と比べて、第１蒸発器に供給され
る冷媒を低温に、第１段圧縮機に供給される冷媒を高温
にする。熱伝達関係にあるキャピラリチューブ51を用い
ることにより、全体的効率も向上するが、その向上の程
度は、キャピラリチューブ23による吸込みライン加熱に
よりもたらされる向上のように大きくはない。その理由
は、キャピラリチューブ51と第１段圧縮機の吸込みライ
ンとの間の温度差が、キャピラリチューブ23とそれが接
続している吸込みラインとの間の温度差より小さいから
である。
を、相分離器から第２段圧縮機の入口まで延在する蒸気
ラインとの接触により冷却する。この蒸気ラインとの接
触による冷却の後の第１キャピラリチューブ23は、第１
蒸発器からの出口配管と接触する前の第２キャピラリチ
ューブ51より暖かい。したがって、第２キャピラリチュ
ーブ51は第１蒸発器から第１圧縮機段の入口まで延在す
る配管の、まだ第１キャピラリチューブ23により加熱さ
れていない部分と接触する。キャピラリチューブ23が蒸
発器のすぐ近くの配管部分に接触すると、配管の温度が
上がってしまい、配管との接触によるキャピラリチュー
ブ51の冷却を妨げることになる。キャピラリチューブ51
は、キャピラリチューブ51が第１蒸発器の出口と熱伝達
関係にない場合の温度と比べて、第１蒸発器に供給され
る冷媒を低温に、第１段圧縮機に供給される冷媒を高温
にする。熱伝達関係にあるキャピラリチューブ51を用い
ることにより、全体的効率も向上するが、その向上の程
度は、キャピラリチューブ23による吸込みライン加熱に
よりもたらされる向上のように大きくはない。その理由
は、キャピラリチューブ51と第１段圧縮機の吸込みライ
ンとの間の温度差が、キャピラリチューブ23とそれが接
続している吸込みラインとの間の温度差より小さいから
である。
冷媒Ｒ−12を用いた場合、第２図および第４図両方の
二段二重蒸発器サイクルにおける第１および第２段圧縮
機の相対的圧縮機寸法（押しのけ量）は、全体的冷凍容
量が同じ場合の、単一蒸気圧縮サイクルの圧縮機寸法を
１として、0.27および0.45である。
二段二重蒸発器サイクルにおける第１および第２段圧縮
機の相対的圧縮機寸法（押しのけ量）は、全体的冷凍容
量が同じ場合の、単一蒸気圧縮サイクルの圧縮機寸法を
１として、0.27および0.45である。
第２図および第４図の実施例において、圧縮機は密閉
形モータを有する往復動式としても、密閉形モータを有
する回転式としても、あるいは密閉形モータを有する体
積圧縮式としてもよい。溶媒Ｒ−12を用いた場合、第１
圧縮機はきわめて小型とすることができ、僅か２の圧力
比に抗して作動すればよく、したがって、たとえば、安
価なダイヤフラム圧縮機を用いることができる。両方の
圧縮機を単一のモータから作動させることによって効率
の向上を達成することができる。１つの大型モータは、
同じ合計パワーを生成する２つの小型モータより効率が
よいからである。
形モータを有する往復動式としても、密閉形モータを有
する回転式としても、あるいは密閉形モータを有する体
積圧縮式としてもよい。溶媒Ｒ−12を用いた場合、第１
圧縮機はきわめて小型とすることができ、僅か２の圧力
比に抗して作動すればよく、したがって、たとえば、安
価なダイヤフラム圧縮機を用いることができる。両方の
圧縮機を単一のモータから作動させることによって効率
の向上を達成することができる。１つの大型モータは、
同じ合計パワーを生成する２つの小型モータより効率が
よいからである。
第１図および第２図のサイクルについての性能計算は
次の通りである。すべてのサイクルがＲ−12冷媒を使用
すると仮定し、サイクルそれぞれの合計冷却容量が1000
Btu/hrであると仮定する。さらに、すべてのサイクル
が、圧縮機の吐出し圧力で冷媒により冷却された、密閉
形モータを有する回転圧縮機を用いると仮定する。第１
図の従来のサイクルの場合、蒸発器出口の飽和温度が−
10゜Fであり、圧力降下1psi、そして出口過熱０゜であ
ると仮定した。圧縮機の断熱効率は0.61、モータ効率は
0.8、圧縮機シェルからの熱伝達による吸込みガスの追
加加熱は43゜Fであると仮定した。キャピラリチューブ
から圧縮機の吸込みラインへの熱伝達の結果、吸込みガ
スは98゜Fに加熱される。凝縮器入口の飽和温度は130゜
Fであり、圧力降下は10psi、出口過冷却は５゜Fである
と仮定する。
次の通りである。すべてのサイクルがＲ−12冷媒を使用
すると仮定し、サイクルそれぞれの合計冷却容量が1000
Btu/hrであると仮定する。さらに、すべてのサイクル
が、圧縮機の吐出し圧力で冷媒により冷却された、密閉
形モータを有する回転圧縮機を用いると仮定する。第１
図の従来のサイクルの場合、蒸発器出口の飽和温度が−
10゜Fであり、圧力降下1psi、そして出口過熱０゜であ
ると仮定した。圧縮機の断熱効率は0.61、モータ効率は
0.8、圧縮機シェルからの熱伝達による吸込みガスの追
加加熱は43゜Fであると仮定した。キャピラリチューブ
から圧縮機の吸込みラインへの熱伝達の結果、吸込みガ
スは98゜Fに加熱される。凝縮器入口の飽和温度は130゜
Fであり、圧力降下は10psi、出口過冷却は５゜Fである
と仮定する。
これらのパラメータに基づいて、モータ吐出し温度42
9゜F、冷媒流量18.61bm/hr、圧縮機出力270W、成績係数
（COP）1.09と計算される。
9゜F、冷媒流量18.61bm/hr、圧縮機出力270W、成績係数
（COP）1.09と計算される。
第２図のサイクルについては、第１蒸発器が出口飽和
温度−10゜Fを有し、圧力降下1psi、出口過熱０゜Fであ
ると仮定した。第２蒸発器は出口温度25゜F、圧力降下0
psiであると仮定する。第１および第２圧縮機の断熱効
率は0.7、モータ効率は0.8である。第１圧縮機は、圧縮
機シェルからの熱伝達による吸込みガスの追加過熱が５
゜Fである。第２圧縮機の吸込みガスの追加過熱は10゜F
である。凝縮器は、入口の飽和温度130゜F、圧力降下10
psi、出口過冷却５゜Fである。冷却容量1000Btu/hrを２
つの蒸発器で均等に分割する。
温度−10゜Fを有し、圧力降下1psi、出口過熱０゜Fであ
ると仮定した。第２蒸発器は出口温度25゜F、圧力降下0
psiであると仮定する。第１および第２圧縮機の断熱効
率は0.7、モータ効率は0.8である。第１圧縮機は、圧縮
機シェルからの熱伝達による吸込みガスの追加過熱が５
゜Fである。第２圧縮機の吸込みガスの追加過熱は10゜F
である。凝縮器は、入口の飽和温度130゜F、圧力降下10
psi、出口過冷却５゜Fである。冷却容量1000Btu/hrを２
つの蒸発器で均等に分割する。
第２図のサイクルについて上記のパラメータから計算
した結果は、第２圧縮機の吐出しガス温度208゜F、第１
段圧縮機の吐出しガス温度66゜Fである。第１圧縮機の
流量は8.01bm/hrで、第２圧縮機の流量は24.71bm/hrで
ある。第１および第２圧縮機の消費電力はそれぞれ22.2
Wおよび164Wである。成績係数は1.58である。圧縮機段
の吸込みラインそれぞれにはんだ付けされたキャピラリ
チューブ長さの半分で第１および第２段吸込みラインを
加熱する状態で、第１段吸込みラインの温度57゜Fと計
算され、第２段吸込みラインの温度は94゜Fと計算され
る。成績係数は、吸込みライン加熱なしの同じサイクル
と比べて2.5％改良され、成績係数1.62になると計算さ
れる。
した結果は、第２圧縮機の吐出しガス温度208゜F、第１
段圧縮機の吐出しガス温度66゜Fである。第１圧縮機の
流量は8.01bm/hrで、第２圧縮機の流量は24.71bm/hrで
ある。第１および第２圧縮機の消費電力はそれぞれ22.2
Wおよび164Wである。成績係数は1.58である。圧縮機段
の吸込みラインそれぞれにはんだ付けされたキャピラリ
チューブ長さの半分で第１および第２段吸込みラインを
加熱する状態で、第１段吸込みラインの温度57゜Fと計
算され、第２段吸込みラインの温度は94゜Fと計算され
る。成績係数は、吸込みライン加熱なしの同じサイクル
と比べて2.5％改良され、成績係数1.62になると計算さ
れる。
クロロフルオロカーボンを含有する冷媒を用いて計算
を行ったが、別の種類の冷媒を使用でき、現行のサイク
ルと比べて同様の利点が得られる。
を行ったが、別の種類の冷媒を使用でき、現行のサイク
ルと比べて同様の利点が得られる。
以上、家庭用冷凍冷蔵庫に用いるのに適当な、熱力学
的効率の改良された、二重蒸発器付き冷凍システムを説
明した。
的効率の改良された、二重蒸発器付き冷凍システムを説
明した。
この発明をいくつかの好適な実施例について説明した
が、この発明の要旨を逸脱しない範囲内でその形態およ
び細部に種々の変更を加え得ることが、当業者には明ら
かである。
が、この発明の要旨を逸脱しない範囲内でその形態およ
び細部に種々の変更を加え得ることが、当業者には明ら
かである。
第１図は家庭用冷蔵庫に用いる従来の蒸気圧縮システム
の概略図、 第２図はこの発明による二重蒸発器二段システムの１実
施例を示す概略図、 第３図は第２図の相分離器の断面図、そして 第４図はこの発明による二重蒸発器二段システムの別の
実施例を示す概略図である。 主な符号の説明 11:膨張弁、13:第１蒸発器、 14:二段圧縮機、15:第１段、 17:第２段、21:凝縮器、 23:キャピラリチューブ、 25:第２蒸発器、26:配管、 27:相分離器、33:入口、 35,37:出口、39:冷媒、 51:第２キャピラリチューブ。
の概略図、 第２図はこの発明による二重蒸発器二段システムの１実
施例を示す概略図、 第３図は第２図の相分離器の断面図、そして 第４図はこの発明による二重蒸発器二段システムの別の
実施例を示す概略図である。 主な符号の説明 11:膨張弁、13:第１蒸発器、 14:二段圧縮機、15:第１段、 17:第２段、21:凝縮器、 23:キャピラリチューブ、 25:第２蒸発器、26:配管、 27:相分離器、33:入口、 35,37:出口、39:冷媒、 51:第２キャピラリチューブ。
Claims (5)
- 【請求項１】冷凍室および生鮮食品室を有する冷蔵庫の
ための二相冷媒を使用する冷凍システムにおいて、 冷媒流れ制御手段と、 冷凍室の冷却を行う第１蒸発器と、 二段圧縮機と、 凝縮機と、 キャピラリチューブと、 生鮮食品室の冷却を行う第２蒸発器と、 前述した要素すべてを記載した順序で直列にかつ冷媒流
れ関係で連結する配管手段と、 相分離器とを備え、前記相分離器は１つの入口および２
つの出口を有し、そのうち第１の出口は液相冷媒を送り
出し、第２出口は気相冷媒を送り出し、前記相分離器の
入口は前記第２蒸発器に連結され、第１出口は前記配管
手段を介して冷媒流れ制御手段に連結され、前記相分離
器の第２出口は前記圧縮機の第１段と第２段との間に連
結され、前記キャピラリチューブの第１部分が前記相分
離器の第２出口を前記圧縮機の第１段と第２段との間に
連結する配管手段と熱伝達関係にあり、前記キャピラリ
チューブの第２部分が第１蒸発器を第１段圧縮機の吸込
み側に連結する配管手段と熱伝達関係にある冷凍システ
ム。 - 【請求項２】前記熱伝達関係が、相互にはんだ付けされ
た配管手段の外面とキャピラリチューブの外面との間の
向流熱伝達関係である請求項１に記載の冷凍システム。 - 【請求項３】前記冷媒流れ制御手段が第２のキャピラリ
チューブを含む請求項１に記載の冷凍システム。 - 【請求項４】冷凍室および生鮮食品室を有する冷蔵庫の
ための二相冷媒を使用する冷凍システムにおいて、 第１キャピラリチューブと、 冷凍室の冷却を行う第１蒸発器と、 二段圧縮機と、 凝縮機と、 第２キャピラリチューブと、 生鮮食品室の冷却を行う第２蒸発器と、 前述した要素すべてを記載した順序で直列にかつ冷媒流
れ関係で連結する配管手段と、 相分離器とを備え、前記相分離器は１つの入口および２
つの出口を有し、そのうち第１出口は液相冷媒を送り出
し、第２出口は気相冷媒を送り出し、前記相分離器の入
口は前記第２蒸発器に連結され、第１出口は前記配管手
段を介して第１キャピラリチューブに冷媒流れ関係で連
結され、前記相分離器の第２出口は前記圧縮機の第１段
と第２段との間に冷媒流れ関係で連結され、前記第２キ
ャピラリチューブの第１部分が前記相分離器の第２出口
を前記圧縮機の第１段と第２段との間に連結する配管手
段と熱伝達関係にあり、前記第２キャピラリチューブの
第２部分が第１蒸発器を圧縮機の第１段の吸込み側に連
結する配管手段と熱伝達関係にあり、前記第１キャピラ
リチューブが第１蒸発器を第１段圧縮機の吸込み側に連
結する配管手段の部分と熱伝達関係にあり、この第１蒸
発器を第１段圧縮機の吸込み側に連結する配管手段の部
分が、第１蒸発器と前記第２のキャピラリチューブの第
２部分が配管手段と熱伝達関係にあるところとの間に位
置する冷凍システム。 - 【請求項５】前記熱伝達関係が、相互にはんだ付けされ
た配管手段の外面とキャピラリチューブの外面との間の
向流熱伝達関係である請求項４に記載の冷凍システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US419,982 | 1989-10-11 | ||
| US07/419,982 US4918942A (en) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | Refrigeration system with dual evaporators and suction line heating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03164664A JPH03164664A (ja) | 1991-07-16 |
| JP2865844B2 true JP2865844B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=23664576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2265316A Expired - Lifetime JP2865844B2 (ja) | 1989-10-11 | 1990-10-04 | 冷凍システム |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4918942A (ja) |
| EP (1) | EP0424003B1 (ja) |
| JP (1) | JP2865844B2 (ja) |
| DE (1) | DE69003067T2 (ja) |
| ES (1) | ES2045823T3 (ja) |
Families Citing this family (64)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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