JP5938821B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を用いた冷凍装置に係り、特にエネルギ効率を改善した冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus using a compressor, a condenser, a decompression apparatus, and an evaporator, and more particularly to a refrigeration apparatus with improved energy efficiency.
従来、冷蔵、冷凍倉庫などで使用される大型業務用冷蔵、冷凍庫は、圧縮機、凝縮器などを収容した熱源側ユニットと、蒸発器を備えた利用側ユニットとを、ユニット間配管で接続した冷凍装置が用いられている。たとえば、屋外に熱源側ユニットを配置し、冷蔵、冷凍倉庫の天井や壁上部などに利用側ユニットを配置し、各ユニット間を配管で接続して、配管内に冷媒を循環させる構成となっている。
この場合、冷凍装置のエネルギ効率の改善は重要であり、従来から、様々な技術革新が行われている。Conventionally, large commercial refrigeration and freezer used in refrigeration and freezing warehouses, etc., connected the heat source side unit containing the compressor, condenser, etc., and the use side unit equipped with an evaporator with inter-unit piping. A refrigeration system is used. For example, a heat source side unit is placed outdoors, a use side unit is placed on the ceiling or upper wall of a refrigerated or frozen warehouse, and each unit is connected by piping to circulate the refrigerant in the piping. Yes.
In this case, it is important to improve the energy efficiency of the refrigeration apparatus, and various technical innovations have been made conventionally.
しかし、上述した従来の技術では、エネルギ効率の改善が不十分であった。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、さらに高効率の冷凍装置を提供することにある。However, the conventional technology described above has not been sufficient to improve energy efficiency.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a highly efficient refrigeration apparatus.
本発明は、圧縮機、凝縮器を備えた熱源側ユニットと、蒸発器を備えた利用側ユニットとを、ユニット間配管で接続した冷凍装置において、前記ユニット間配管を構成する液管に、前記凝縮器で液化した冷媒を、減圧装置に至る前に、過冷却するための螺旋状の冷媒流路を有する過冷却装置を介装し、前記過冷却装置は、複数のコイルを直列に接続し、下流のコイルの内径を上流のコイルの内径よりも細く、かつ、下流のコイルの内径を上流のコイルの内径の50%以上とし、冷媒の流速を増加することで冷媒を過冷却する機能を備えた、ことを特徴とする。
本発明では、圧縮機で吐出された冷媒は、凝縮器で液化し、過冷却装置に流入する。この過冷却装置は、螺旋状の冷媒流路を有しており、当該流路内で、冷媒は、スピン回転を受けて、流速を増加して流れ、これにより過冷却される。
本出願人は、種々の実証試験を行った結果、冷媒が、本構成の過冷却装置を流れる過程において、冷媒が、スピン回転及び増速され、過冷却されて、ほぼ完全に液化することを突き止めた。すなわち、過冷却装置を経た冷媒は、過冷却装置を含まない従来のサイクルで液管を流れる冷媒に比べて、ほぼ完全に液化することが判明した。ほぼ完全に液化した冷媒は、減圧装置で減圧され、蒸発器に流入する。本発明では、冷媒が過冷却され、ほぼ完全に液化して減圧される分だけ、従来に比べ、冷凍効率が格段に向上する。実証試験によると、従来比で、たとえば16%の省エネ化が達成できた。The present invention relates to a refrigerating apparatus in which a heat source side unit provided with a compressor and a condenser and a use side unit provided with an evaporator are connected by an inter-unit pipe, and the liquid pipe constituting the inter-unit pipe includes Before reaching the pressure reducing device, the refrigerant liquefied by the condenser is provided with a supercooling device having a spiral refrigerant flow path, and the supercooling device has a plurality of coils connected in series. The function of supercooling the refrigerant by making the inner diameter of the downstream coil smaller than the inner diameter of the upstream coil and making the inner diameter of the
In the present invention, the refrigerant discharged from the compressor is liquefied by the condenser and flows into the supercooling device. This supercooling device has a spiral refrigerant flow path, and in the flow path, the refrigerant is subjected to spin rotation and flows at an increased flow velocity, thereby being supercooled.
As a result of conducting various verification tests, the present applicant has found that the refrigerant is spin-rotated and accelerated, and is subcooled and almost completely liquefied in the process of flowing through the supercooling device of this configuration. I found it. That is, it has been found that the refrigerant that has passed through the supercooling device is almost completely liquefied compared to the refrigerant that flows through the liquid pipe in a conventional cycle that does not include the supercooling device. The almost completely liquefied refrigerant is decompressed by the decompression device and flows into the evaporator. In the present invention, the refrigeration efficiency is remarkably improved as compared with the prior art by the amount that the refrigerant is supercooled and almost completely liquefied and decompressed. According to the demonstration test, energy savings of 16%, for example, were achieved compared to the conventional technology.
この場合において、前記過冷却装置が、前記圧縮機の吐出容量に応じて設定された内径を有する管路をコイル状に巻いて構成されていてもよい。
前記過冷却装置が、前記螺旋状の流路内を下から上に冷媒を流すコイルを備え、重力の影響を受けつつ、冷媒の流速を増加することで冷媒を過冷却する機能を備えてもよい。
前記減圧装置が、前記利用側ユニットに配置され、前記過冷却装置が、前記利用側ユニットの近傍に配置されていてもよい。In this case, the supercooling device may be configured by winding a pipe having an inner diameter set in accordance with a discharge capacity of the compressor in a coil shape.
The supercooling device includes a coil for flowing the refrigerant from the bottom to the top in the spiral flow path, and has a function of supercooling the refrigerant by increasing the flow rate of the refrigerant while being influenced by gravity. Good.
The decompression device may be disposed in the usage side unit, and the supercooling device may be disposed in the vicinity of the usage side unit.
本発明では、減圧装置に至る前に、冷媒が過冷却され、ほぼ完全に液化して減圧される分だけ、従来に比べ、冷凍効率が格段に向上する。実証試験によると、従来比で、たとえば16%の省エネ化が達成できる。 In the present invention, the refrigeration efficiency is remarkably improved as compared with the prior art by the amount that the refrigerant is supercooled and liquefied almost completely before reaching the decompression device. According to the verification test, for example, energy saving of 16% can be achieved compared with the conventional technology.
以下、本発明の一実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
図1において、1は冷蔵、冷凍倉庫を示す。この倉庫1は機械室100と、冷凍庫200とを含み、仕切り壁300で仕切られている。冷凍庫200の内壁、及び仕切り壁300は断熱材(不図示)で覆われている。
この倉庫1には、大型業務用冷凍装置10が設置されている。この冷凍装置10は、熱源側ユニット20と、利用側ユニット30とを備え、各ユニット20,30間が、冷媒を循環するユニット間配管40で接続されている。
熱源側ユニット20は、圧縮機21、凝縮器22及びアキュムレータ23を含み、これら各機器21〜23が配管24で接続され、各機器21〜23及び配管24が、筐体24内に配置されている。利用側ユニット30は、蒸発器31及び減圧装置32を含み、これら各機器31,32が配管33で接続され、これら各機器31,32及び配管33が、筐体34内に配置されている。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a refrigeration / freezer warehouse. The warehouse 1 includes a
In this warehouse 1, a large-scale
The heat
本実施の形態では、機械室100に熱源側ユニット20が配置され、利用側ユニット30が冷凍庫200の壁上部(又は天井)200Aに配置され、これら各ユニット20,30の配管24,33の間が、液管41とガス管42からなる上記ユニット配管40で接続されている。また、ユニット間配管40を構成する液管41であって、凝縮器22と減圧装置32の間に位置する管路に、上記凝縮器22で液化した冷媒を、過冷却するための過冷却装置50が介装されている。
この過冷却装置50は、冷媒にスピン回転を付与し、冷媒の流速を増加することで、冷媒を過冷却する機能を備えている。したがって、冷媒にスピン回転を付与し、冷媒の流速を増加できる構成であれば、螺旋状の冷媒流路を有すればよく、たとえば、螺旋状の冷媒流路を内部に備えたブロック状構造体であってもよい。In the present embodiment, the heat
The
本実施の形態では、過冷却装置50は、図2に示すように、二本のコイル51,53を直列に接続した構成となっている。
一般に、液管41の太さは、圧縮機21の吐出容量(流量)に応じて大きく変化させることはない。しかし、二本のコイル51,53の内径は、圧縮機21の吐出容量(流量)に応じて設定されている。
600Wの圧縮機21であれば、たとえば内径3mm、3馬力の圧縮機21であれば、たとえば内径8mmなどである。ただし、下流のコイル53の内径は、上流のコイル51の内径より小さく形成されている。各コイル51,53間は、液管41と同等の内径を有する管路55で連結されている。
二本のコイル51,53の巻き数は、合計で15〜30巻きであり、この実施の形態では、20巻きである。
二本のコイル51,53の巻き内径は、コイル51,53の内径に応じて設定されている。たとえば内径3mmのコイルでは、20mm程度であり、内径8mmのコイルでは、30〜32mm程度である。この巻き内径は、冷媒へのスピン回転及び増速を考慮すれば、細ければ細いほどよいが、生産技術上、コイル51,53の内径が太くなれば、巻き内径を小さくできない。
過冷却装置50は、二本のコイルに限定されず、たとえば、図3に示すように、一本のコイル150で構成してもよい。In the present embodiment, the
In general, the thickness of the
In the case of the
The total number of turns of the two
The winding inner diameters of the two
The
過冷却装置50の螺旋状の流路は、上流から下流に向けて徐々に細径に形成することが望ましい。この構成の実現は、図3の構成では生産技術上で難しく、最良形態に近似させ、かつ生産技術上、製造容易な形態とするために、図2に示すように、二本の直列したコイル51,53が採用されており、この場合、下流のコイル53が、上流のコイル51よりも細径のコイルで構成されている。
この構造では、下流のコイル53が絞りの機能を果たし、冷媒を減圧する欠点が生じ、たとえば下流のコイル53が上流のコイル51の50%以下の内径となると、絞り過ぎによる欠点が大きくなることが判明している。したがって、下流のコイル53の内径は、上流のコイル51の内径の50%以上とすることが望ましい。It is desirable that the spiral flow path of the
In this structure, the
本実施の形態では、過冷却装置50は、図1に示すように、熱源側ユニット20の筐体24の外側で、機械室100の側壁面に沿って略鉛直に配置される。この構造とすると、凝縮器22を経た冷媒は、二本のコイル51,53の流路を、下から上に流れる構造となり、冷媒は、二本のコイル51,53の流路内を、重力の影響を受けつつ、スピン回転を受けて、流速を増加して流れる。
この過冷却装置(二本のコイル51,53)50を略鉛直に配置したことで、凝縮器22を経た冷媒が、過冷却を受けて、ほぼ完全に液化した冷媒となって、減圧装置32に送られることが判明している。
また、過冷却装置50を、熱源側ユニット20の筐体24の外側で、機械室100の側壁面に沿って配置する構造とすると、既に従来の冷凍装置が設置されており、たとえば過冷却装置50を後付けする際に、その組み付け工事が容易になる。In the present embodiment, the
By arranging the supercooling device (two
Further, if the
つぎに、冷凍装置10の作用を説明する。
本実施の形態では、圧縮機21で吐出された冷媒は、凝縮器22で液化し、配管24を経て、過冷却装置50に流入する。この過冷却装置50は、図2に示すように、二本のコイル51,53を直列に接続した構成となっており、一段のコイル51で、重力の影響を受けつつ、スピン回転を受けて、流速を増加して流れる。
つぎに、一段のコイル51よりも細径の二段のコイル53に流入し、ここで、再び、重力の影響を受けつつ、スピン回転を受けて、流速を増加して流れる。Next, the operation of the
In the present embodiment, the refrigerant discharged from the
Next, it flows into the two-
この過程において、冷媒は、スピン回転及び増速され、過冷却される。
本出願人は、種々の実証試験を行った結果、冷媒が、本構成の過冷却装置50を流れる過程において、冷媒が、スピン回転及び増速され、過冷却されて、ほぼ完全に液化することを突き止めた。すなわち、過冷却装置50を経た冷媒は、過冷却装置50を含まない従来のサイクルで液管41を流れる冷媒に比べて、ほぼ完全に液化することが判明した。ほぼ完全に液化した冷媒は、減圧装置32で減圧され、蒸発器31に流入し、冷凍庫200の冷却に供される。本構成では、冷媒が過冷却され、ほぼ完全に液化して減圧される分だけ、従来に比べ、冷凍効率が格段に向上する。実証試験によると、従来比で、16%の省エネ化が達成できた。In this process, the refrigerant is spin-rotated and accelerated, and is supercooled.
As a result of various verification tests, the present applicant has found that the refrigerant is almost completely liquefied by being spin-rotated and accelerated and being supercooled in the process of flowing through the supercooling
図4は、別の実施の形態を示す。
この実施の形態では、減圧装置32が、利用側ユニット30に配置され、過冷却装置50が、利用側ユニット30の近傍の、冷凍庫200の内壁面に沿って略鉛直に配置されている。この構造とすれば、二本のコイル51,53が、減圧装置32の間近に位置するため、下流のコイル53と減圧装置32との距離が短くなり、下流のコイル53を経た冷媒が蒸発によりガス化することなく、完全液化の状態で、直ちに減圧装置32に流入するため、その分だけ、冷凍効率が更に向上する。FIG. 4 shows another embodiment.
In this embodiment, the
以上各実施の形態では、過冷却装置50を構成する二本のコイル51,53を、液管41に介装する工事を行うだけでよい。
したがって、既に従来の冷凍装置が設置されている倉庫1であっても、簡単な後付け工事により据え付けできる、等の効果を奏する。As described above, in each of the embodiments, it is only necessary to perform the construction of interposing the two
Therefore, even if it is the warehouse 1 in which the conventional refrigeration apparatus is already installed, there is an effect that it can be installed by a simple retrofitting work.
以上、一実施の形態に基づいて、本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。たとえば過冷却装置50の流路径は、圧縮機の吐出容量に応じて設定された内径としており、冷媒へのスピン回転及び増速による過冷却効果が得られれば、液管41の内径より太くしてもよい。
また、本発明は、倉庫1への適用に限定されず、たとえば空調装置、冷却装置、家庭用冷蔵庫など、あらゆる冷凍装置に適用が可能である。As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, this invention is not limited to this, A various change implementation is possible. For example, the channel diameter of the
Moreover, this invention is not limited to application to the warehouse 1, For example, it can apply to all freezing apparatuses, such as an air conditioner, a cooling device, and a household refrigerator.
1 冷蔵、冷凍倉庫
10 大型業務用冷凍装置
20 熱源側ユニット
21 圧縮機
22 凝縮器
23 アキュムレータ
24 筐体
30 利用側ユニット
31 蒸発器
32 減圧装置
34 筐体
40 ユニット間配管
41 液管
50 過冷却装置
51,53 コイル
100 機械室
200 冷凍庫
300 仕切り壁DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration,
Claims (4)
前記ユニット間配管を構成する液管に、前記凝縮器で液化した冷媒を、減圧装置に至る前に、過冷却するための螺旋状の冷媒流路を有する過冷却装置を介装し、
前記過冷却装置が、複数のコイルを直列に接続し、下流のコイルの内径を上流のコイルの内径よりも細く、かつ、下流のコイルの内径を上流のコイルの内径の50%以上とし、冷媒の流速を増加することで冷媒を過冷却する機能を備えた、
ことを特徴とする冷凍装置。In a refrigeration apparatus in which a heat source side unit provided with a compressor and a condenser and a use side unit provided with an evaporator are connected by inter-unit piping.
The liquid pipe constituting the inter-unit piping is provided with a supercooling device having a spiral refrigerant flow path for supercooling the refrigerant liquefied by the condenser before reaching the decompression device ,
The supercooling device has a plurality of coils connected in series, the inner diameter of the downstream coil is smaller than the inner diameter of the upstream coil, and the inner diameter of the downstream coil is 50% or more of the inner diameter of the upstream coil. With the function of supercooling the refrigerant by increasing the flow rate of
A refrigeration apparatus characterized by that.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の冷凍装置。The supercooling device includes a coil for flowing a refrigerant from the bottom to the top in the spiral flow path, and has a function of supercooling the refrigerant by increasing the flow rate of the refrigerant while being influenced by gravity.
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2, wherein
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