JPH07239197A - 冷凍機伝熱面構成体及びその凍結防止方法 - Google Patents

冷凍機伝熱面構成体及びその凍結防止方法

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JPH07239197A
JPH07239197A JP3047594A JP3047594A JPH07239197A JP H07239197 A JPH07239197 A JP H07239197A JP 3047594 A JP3047594 A JP 3047594A JP 3047594 A JP3047594 A JP 3047594A JP H07239197 A JPH07239197 A JP H07239197A
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JP
Japan
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heat transfer
surface structure
heat
secondary refrigerant
refrigerant
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Application number
JP3047594A
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English (en)
Inventor
Junya Nishino
順也 西野
Seishi Takada
清史 高田
Tsuneo Ayabe
統夫 綾部
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍機伝熱面構成体及びその凍結防止方法に
係るもので、伝熱面の凍結防止を行なうとともに、伝熱
面への冷媒の凍結による能力低下を防止し、二次冷媒を
連続的に冷却して冷凍効率を向上させる。 【構成】 一次冷媒によって冷却される伝熱面構成体の
表面に、低摩擦材及び非親液性材からなる伝熱膜を被覆
しておき、伝熱面構成体の表面に接触する二次冷媒の吸
熱を、伝熱膜を経由して行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機伝熱面構成体及
びその凍結防止方法に係り、特に、伝熱面への冷媒の凍
結による能力低下を防止する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】蒸気圧縮冷凍機にあっては、圧縮した一
次冷媒を膨張させる際に発生する潜熱を利用して、二次
冷媒の冷却等を行なうようにしている。
【0003】図4に示すモデル図によって、二次冷媒の
冷却状況を説明すると、熱交換部1において、伝熱管2
の内部に一次冷媒3を挿通させて、伝熱管2の回りに送
り込んだ二次冷媒4を冷却する場合、図4の矢印で示す
ように、二次冷媒4を強制循環させることにより、熱交
換効率の向上が図られる。
【0004】この場合における一次冷媒3は、冷却温度
範囲によって選定されるが、例えばアンモニアやフレオ
ン族が比較的多く使用されており、また、二次冷媒4と
しては、例えばメタノールやエチレングリコールが有力
である。これらの冷媒の組み合わせによって、熱交換部
1を構成している場合に、二次冷媒4をより低温まで冷
却しようとすると、伝熱管2が過冷却状態となることに
基づき、伝熱管2の表面である伝熱面2aの一部に二次
冷媒4が凍結して、着氷5が発生することがあり、この
着氷5が核になって次第に成長するとともに、下流位置
に広がって、伝熱面2aの大部分が凍結状態に至って熱
交換性が損なわれるおそれがある。
【0005】従来、凍結状態の発生を防止する技術とし
て、伝熱管2の下方位置または近傍位置に、ヒーターを
予め設置しておいて、凍結現象の発生時に、ヒーターを
作動させることにより、凍結部分を加熱溶解させること
が考えられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ヒーターを設
置する技術にあっては、以下のような解決すべき点が残
されている。 冷凍機の運転を一次停止する必要があるとともに、低
温状態とした二次冷媒4の温度が加熱により上昇してし
まう。 二次冷媒4の冷却を一次中断する必要が生じる。 伝熱管2の一部にのみ、図4に示すように着氷5が成
長すると、一次冷媒3の流れによりモーメントを受けて
伝熱管2が捩られ、伝熱管2の強度を損なうおそれが生
じる。 凍結現象の発生を許容できない場合には、フレオン族
の冷媒が適用可能であるものの、いわゆるフロン系は地
球環境破壊物質であり、使用が制限される。
【0007】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、伝熱面の凍結防止を行なうとともに、伝熱面への
冷媒の凍結による能力低下を防止し、二次冷媒を連続的
に冷却して冷凍効率を向上させることを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、一次冷媒によって冷却される伝熱面構成体の表面
に、低摩擦材及び非親液性材からなる伝熱膜を被覆して
おき、伝熱面構成体の表面に接触する二次冷媒の吸熱
を、伝熱膜を経由して行なう凍結防止方法が適用され
る。伝熱面構成体が伝熱管である場合には、伝熱管の回
りに二次冷媒が配される。伝熱膜は、低摩擦性及び非親
液性を有するコーティング層により形成され、コーティ
ング層の好適材料として、ふっ素樹脂系、ポリアミド樹
脂系またはポリオレフィン樹脂系材料が適用される。伝
熱面構成体は伝熱管とされ、該伝熱管における円筒状の
伝熱面に、均一厚さにコーティング層が一体に形成され
る。
【0009】
【作用】伝熱面構成体の表面の伝熱膜が、低摩擦材及び
非親液性材からなるものであると、二次冷媒の挿通時に
伝熱膜に対する濡れ性が低下して、過冷却により伝熱膜
の表面に着氷が生じても付着しにくくなり、そして付着
してもすぐに剥離して、凍結現象の発生が防止されると
ともに、伝熱膜と二次冷媒との接触状態が保持されて吸
熱が行なわれる。伝熱面構成体が伝熱管であると、伝熱
管の全周面に二次冷媒が接触して熱交換が行なわれる。
伝熱膜のコーティング層の材料として、ふっ素樹脂系、
ポリアミド樹脂系またはポリオレフィン樹脂系材料等が
適用されると、熱可塑性または熱硬化性に基づいてコー
ティングが施され、伝熱面構成体が伝熱管である場合に
は、その回りに均一厚さの伝熱膜が形成される。伝熱管
等の伝熱面構成体よりもコーティング層の熱伝達性が低
下する場合があっても、コーティング層の厚さが薄い場
合には、実質的に熱伝達時の差が生じない。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係る冷凍機伝熱面構成体の凍
結防止方法及び伝熱面構成体の実施例について、図1な
いし図3を参照して説明する。各図において、符号1は
熱交換部(蒸発器)、2は伝熱面構成体(伝熱管)、2
aは伝熱面、2bは伝熱膜、3は一次冷媒、4は二次冷
媒、5は着氷、11は圧縮機、12は油分離部、13は
凝縮器、14は蒸発部(膨張弁)、15は一次冷媒配
管、16は二次冷媒配管、17は被冷却部、18は移送
ポンプである。
【0011】前記熱交換部1は、一次冷媒3と二次冷媒
4との間で熱交換を行ない、一次冷媒3を蒸発させた際
の潜熱を利用して二次冷媒4の吸熱を行なうもので、蒸
発器の機能を有するものとされる。
【0012】前記伝熱面構成体2は、図1にあっては伝
熱管とされ、図2に示すように、その表面である伝熱面
2aに低摩擦材及び非親液性材からなる伝熱膜2bが被
覆形成される。該伝熱膜2bは、例えば、ふっ素樹脂
系、ポリアミド樹脂系またはポリオレフィン樹脂系材料
によって形成されるコーティング層であり、熱可塑性樹
脂及び熱硬化性樹脂の双方が利用可能である。
【0013】伝熱膜2bについてさらに詳述すると、伝
熱膜2bをふっ素樹脂系コーティング層によって形成し
ている場合、ふっ素樹脂系コーティング層の厚さは、例
えば5μmないし10μmの厚さに設定される。その理
由は、伝熱膜2bを介在させて熱伝達を行なう場合、ふ
っ素樹脂等のコーティング層の熱伝導率が一般に低いた
めに、熱伝達が損なわれるものの、上記厚さの範囲程度
であると、図3から明らかなように、伝熱膜2bの有無
が、実質的に影響を及ぼさないからである。伝熱面構成
体2が伝熱管である場合には、その回りに均一厚さのコ
ーティング層を付着形成することが容易であり、周方向
及び長さ方向に熱伝達度合いの差の少ない伝熱膜2bが
形成される。
【0014】一方、図1に示す冷凍機における圧縮機1
1と移送ポンプ18とをそれぞれ作動させて、一次冷媒
3及び二次冷媒4を、一次冷媒配管15及び二次冷媒配
管16により図1の矢印で示すように循環させると、伝
熱面構成体2の伝熱膜2に二次冷媒4が接触することに
より、二次冷媒4の吸熱が行なわれる。この際に、伝熱
面構成体2が伝熱管であると、その全周面に二次冷媒4
が接触しながら流れることにより、二次冷媒4の入れ替
えが順次生じて二次冷媒4が低温状態となる。
【0015】伝熱面構成体2における伝熱膜2bが、低
摩擦材及び非親液性材からなるふっ素樹脂系コーティン
グ層等であると、二次冷媒4との接触するものの濡れ性
の低下に基づいて、伝熱膜2bの外表面に二次冷媒4が
付着しにくくなるため、例えば伝熱膜2bの外表面の一
部が局部的に冷却される過冷却状態となって、伝熱膜2
bに着氷5が生じても付着しにくくなり、そして付着し
たとしてもすぐに剥離が行なわれて、凍結現象の発生が
防止されることになる。したがって、伝熱膜2bの外表
面が常時新しい二次冷媒4と接触して、一次冷媒3及び
二次冷媒4の間の熱交換性が保持される。図1におい
て、一次冷媒として凝固点が約−70℃のフレオンを使
用し、二次冷媒として凝固点が約−20℃のエチレング
リコールを使用する場合、熱交換部1内の二次冷媒4
は、定常時約−10℃で運転されるが、過冷却状態時、
フレオンは約−40℃にもなり、よって、エチレングリ
コールは一部凝固し始めるが、伝熱膜2bにより伝熱面
構成体2に着氷することなく、熱交換部1の底部に落下
し、底壁を介して外気により暖められて液化して二次冷
媒配管16内を支障なく循環することになる。
【0016】〔他の実施態様〕本発明の実施例に代えて
以下の技術を採用することができる。 a)伝熱面構成体2が伝熱管以外のもの、つまり、プレ
ートフィン熱交換器等における平面状態の伝熱面にコー
ティング層を付着形成すること。 b)伝熱面構成体2の伝熱面2aが、フィン等の突起を
有するものであり、これらの伝熱面2aに伝熱膜2bが
付着形成されること。
【0017】
【発明の効果】本発明に係る冷凍機伝熱面構成体及びそ
の凍結防止方法によれば、以下のような効果を奏する。 (1) 一次冷媒によって冷却される伝熱面構成体の表
面に、低摩擦材及び非親液性材からなる伝熱膜を被覆し
ておき、伝熱面構成体の表面に接触する二次冷媒の吸熱
を、伝熱膜を経由して行なうものであるから、伝熱面構
成体の表面に対する二次冷媒の凍結を抑制し、吸熱能力
を安定させて二次冷媒の冷却効率を向上させることがで
きる。 (2) 伝熱面構成体を伝熱管とすることにより、その
表面への伝熱膜の形成が容易になるとともに、伝熱管の
全周面に二次冷媒が接触した状態となって、冷却効率を
向上させることができる。 (3) 伝熱膜を、低摩擦性及び非親液性を有するコー
ティング層とすることにより、伝熱面構成体の表面の全
部または一部に所望の特性を有する伝熱膜を付与するこ
とができる。 (4) コーティング層を、ふっ素樹脂系、ポリアミド
樹脂系またはポリオレフィン樹脂系材料によって形成す
ることにより、溶融樹脂を伝熱管等の伝熱面構成体の表
面に付着させ、均一厚さの伝熱膜を容易に形成すること
ができる。 (5) 伝熱膜の被覆により、非親液性に基づく二次冷
媒の凍結現象の発生抑制作用に加えて、低摩擦性に基づ
き一部凍結部分からの剥離性により、フレオン族等の冷
媒を適用しない場合にあっても、二次冷媒の吸熱作用を
安定して一次中断することなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る伝熱面構成体及び冷凍装置の一実
施例を示す結線図である。
【図2】本発明に係る伝熱面構成体の一実施例を示す正
断面図である。
【図3】本発明に係る伝熱面構成体の伝熱膜の厚さと熱
伝導率との関係曲線図である。
【図4】冷凍機の伝熱管における冷媒の凍結発生状況を
示すモデル図である。
【符号の説明】 1 熱交換部(蒸発器) 2 伝熱面構成体(伝熱管) 2a 伝熱面 2b 伝熱膜 3 一次冷媒 4 二次冷媒 5 着氷 11 圧縮機 12 油分離部 13 凝縮器 14 蒸発部(膨張弁) 15 一次冷媒配管 16 二次冷媒配管 17 被冷却部 18 移送ポンプ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次冷媒(3)によって冷却される伝熱
    面構成体(2)の表面に、低摩擦材及び非親液性材から
    なる伝熱膜(2b)を被覆しておき、伝熱面構成体の表
    面に接触する二次冷媒(4)の吸熱を、伝熱膜を経由し
    て行なうことを特徴とする冷凍機伝熱面構成体の凍結防
    止方法。
  2. 【請求項2】 伝熱面構成体(2)が伝熱管であり、該
    伝熱管の回りに二次冷媒(4)が配されることを特徴と
    する請求項1記載の冷凍機伝熱面構成体の凍結防止方
    法。
  3. 【請求項3】 一次冷媒(3)によって冷却される伝熱
    面構成体(2)の表面に二次冷媒(4)を接触させてそ
    の吸熱を行なうものであって、伝熱面構成体の表面に、
    低摩擦材及び非親液性材からなる伝熱膜(2b)が被覆
    形成されることを特徴とする冷凍機伝熱面構成体。
  4. 【請求項4】 伝熱膜(2b)が、低摩擦性及び非親液
    性を有するコーティング層により形成されることを特徴
    とする請求項3記載の冷凍機伝熱面構成体。
  5. 【請求項5】 コーティング層が、ふっ素樹脂系、ポリ
    アミド樹脂系またはポリオレフィン樹脂系材料により形
    成されることを特徴とする請求項4記載の冷凍機伝熱面
    構成体。
JP3047594A 1994-02-28 1994-02-28 冷凍機伝熱面構成体及びその凍結防止方法 Pending JPH07239197A (ja)

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JP (1) JPH07239197A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9782944B2 (en) 2010-12-13 2017-10-10 The Boeing Company Green aircraft interior panels
US9925728B2 (en) 2014-01-08 2018-03-27 The Boeing Company Method of making fire resistant sustainable aircraft interior panels

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US9782944B2 (en) 2010-12-13 2017-10-10 The Boeing Company Green aircraft interior panels
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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020305