JPH11101517A - 冷凍システム - Google Patents
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- JPH11101517A JPH11101517A JP9263203A JP26320397A JPH11101517A JP H11101517 A JPH11101517 A JP H11101517A JP 9263203 A JP9263203 A JP 9263203A JP 26320397 A JP26320397 A JP 26320397A JP H11101517 A JPH11101517 A JP H11101517A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷蔵庫等の冷凍システムにおいて、蒸発器内
での冷媒の霧化を促進し蒸発効率を上げることを目的と
する。 【解決手段】 冷媒の凝縮圧力における凝縮温度が、冷
媒の凝縮温度よりも５０℃以上低い不凝縮性ガスを、冷
凍システム６の高圧側容積の１００〜１０００％になる
ように封入することにより、凝縮器８内に滞留する不凝
縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器１０入口の接
続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高めることがで
きるとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガスが蒸発器
内で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍条件でも
十分な霧化効果を得ることができる。
での冷媒の霧化を促進し蒸発効率を上げることを目的と
する。 【解決手段】 冷媒の凝縮圧力における凝縮温度が、冷
媒の凝縮温度よりも５０℃以上低い不凝縮性ガスを、冷
凍システム６の高圧側容積の１００〜１０００％になる
ように封入することにより、凝縮器８内に滞留する不凝
縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器１０入口の接
続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高めることがで
きるとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガスが蒸発器
内で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍条件でも
十分な霧化効果を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫，家庭用エ
アコン，自動車用エアコン等の冷凍システムの能力向上
および効率向上に関するものである。
アコン，自動車用エアコン等の冷凍システムの能力向上
および効率向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、冷凍システムの冷媒の蒸発を促進
する手段として、膨張弁出口すなわち蒸発器入口の管径
を細くする方法が、特開平２−２７９９６４号公報に開
示されている。
する手段として、膨張弁出口すなわち蒸発器入口の管径
を細くする方法が、特開平２−２７９９６４号公報に開
示されている。
【０００３】以下、図面を参照しながら従来の冷凍シス
テムの特徴について説明する。図５は従来の冷凍システ
ムの回路図である。図５において、１は圧縮機、２は凝
縮器、３は冷媒の減圧手段である膨張弁、４は蒸発器、
５は膨張弁３の出口と蒸発器４の入口を接続する接続管
である。
テムの特徴について説明する。図５は従来の冷凍システ
ムの回路図である。図５において、１は圧縮機、２は凝
縮器、３は冷媒の減圧手段である膨張弁、４は蒸発器、
５は膨張弁３の出口と蒸発器４の入口を接続する接続管
である。
【０００４】次に動作について説明する。圧縮機１で圧
縮された冷媒ガスが凝縮器２で液化され、さらに膨張弁
３で減圧されて気液混合状態となり、接続管５を通って
蒸発器４に送られて蒸発する。蒸発された冷媒は、再び
圧縮機１に送り返されて冷凍システムを循環する。この
時、接続管５の内径を適度に絞ることによって、蒸発器
４に送り込まれる気液混合状態の冷媒の流速を速め、蒸
発器４内での冷媒の霧化を促進させる。
縮された冷媒ガスが凝縮器２で液化され、さらに膨張弁
３で減圧されて気液混合状態となり、接続管５を通って
蒸発器４に送られて蒸発する。蒸発された冷媒は、再び
圧縮機１に送り返されて冷凍システムを循環する。この
時、接続管５の内径を適度に絞ることによって、蒸発器
４に送り込まれる気液混合状態の冷媒の流速を速め、蒸
発器４内での冷媒の霧化を促進させる。
【０００５】また、蒸発器内での冷媒の粘度を低下させ
て蒸発を促進する物質として、エタノール等のアルコー
ル類とプロパン等の炭化水素を冷媒に添加する方法も、
特開平８−２９５８７７号公報に開示されている。
て蒸発を促進する物質として、エタノール等のアルコー
ル類とプロパン等の炭化水素を冷媒に添加する方法も、
特開平８−２９５８７７号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、蒸発器の入口形状を細くして絞る方法で
は冷媒の通過抵抗が大きくなり循環量が低下する危険が
あること、また、冷凍システム内のごみ等が閉塞する危
険があることから、絞り量に限界がある。また、アルコ
ール類と炭化水素を添加する方法では、蒸発器が低温と
なる冷凍条件では十分な粘度低下効果が期待できない。
従って、蒸発器での冷媒の蒸発を促進する効果が低温で
も十分あり、かつ、冷媒の循環量阻害の要因とならない
方法が望まれている。
来の構成では、蒸発器の入口形状を細くして絞る方法で
は冷媒の通過抵抗が大きくなり循環量が低下する危険が
あること、また、冷凍システム内のごみ等が閉塞する危
険があることから、絞り量に限界がある。また、アルコ
ール類と炭化水素を添加する方法では、蒸発器が低温と
なる冷凍条件では十分な粘度低下効果が期待できない。
従って、蒸発器での冷媒の蒸発を促進する効果が低温で
も十分あり、かつ、冷媒の循環量阻害の要因とならない
方法が望まれている。
【０００７】本発明は、このような冷媒システムの冷媒
の蒸発効率の向上と冷媒の循環量阻害の防止を目的とす
る。
の蒸発効率の向上と冷媒の循環量阻害の防止を目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の冷凍シス
テムは、冷媒の凝縮圧力における凝縮温度が、冷媒の凝
縮温度よりも５０℃以上低い不凝縮性ガスを、該冷媒シ
ステムの高圧側容積の１００〜１０００％になるように
封入したものである。
テムは、冷媒の凝縮圧力における凝縮温度が、冷媒の凝
縮温度よりも５０℃以上低い不凝縮性ガスを、該冷媒シ
ステムの高圧側容積の１００〜１０００％になるように
封入したものである。
【０００９】この発明によれば、凝縮器内に滞留する不
凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器入口の接続
管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高めることができ
るとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガスが蒸発器内
で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍条件でも十
分な霧化効果が得られるものである。
凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器入口の接続
管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高めることができ
るとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガスが蒸発器内
で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍条件でも十
分な霧化効果が得られるものである。
【００１０】また、不凝縮性ガスは一般に圧縮機の吐出
ガス温度を増加させる等の欠点があるが、不凝縮性ガス
が運転中に冷凍システムの高圧側に濃縮されることを見
い出し、冷凍システムに悪影響を与えない範囲を規定す
ることで所記の目的を達成するものである。
ガス温度を増加させる等の欠点があるが、不凝縮性ガス
が運転中に冷凍システムの高圧側に濃縮されることを見
い出し、冷凍システムに悪影響を与えない範囲を規定す
ることで所記の目的を達成するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、冷媒の凝縮と蒸発を繰り返しながら冷媒の蒸発潜熱
を利用する冷凍システムであって、ハイドロフルオロカ
ーボンあるいはハイドロカーボンを主成分とする冷媒
と、常温大気圧のガス容量に換算して該冷凍システムの
高温側容積の１００〜１０００％の割合を占め、前記冷
媒の凝縮圧力における凝縮温度が前記冷媒の凝縮温度よ
り５０℃以上低い、不凝縮性ガスとからなる冷凍システ
ムであり、凝縮器内に滞留する不凝縮性ガスにより高圧
圧力が増加し、蒸発器入口の接続管を物理的に絞ること
なく冷媒流速を高めることができるとともに、液冷媒に
溶存した不凝縮性ガスが蒸発器内で突沸することによ
り、蒸発温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果を促進
するという作用を有する。
は、冷媒の凝縮と蒸発を繰り返しながら冷媒の蒸発潜熱
を利用する冷凍システムであって、ハイドロフルオロカ
ーボンあるいはハイドロカーボンを主成分とする冷媒
と、常温大気圧のガス容量に換算して該冷凍システムの
高温側容積の１００〜１０００％の割合を占め、前記冷
媒の凝縮圧力における凝縮温度が前記冷媒の凝縮温度よ
り５０℃以上低い、不凝縮性ガスとからなる冷凍システ
ムであり、凝縮器内に滞留する不凝縮性ガスにより高圧
圧力が増加し、蒸発器入口の接続管を物理的に絞ること
なく冷媒流速を高めることができるとともに、液冷媒に
溶存した不凝縮性ガスが蒸発器内で突沸することによ
り、蒸発温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果を促進
するという作用を有する。
【００１２】また、不凝縮性ガスは一般に圧縮機の吐出
ガス温度を増加させる等の欠点があるが、不凝縮性ガス
が運転中に冷凍システムの高圧側に濃縮されることを見
い出し、冷凍システムに悪影響を与えない範囲を規定す
ることで所記の目的を達成するものである。
ガス温度を増加させる等の欠点があるが、不凝縮性ガス
が運転中に冷凍システムの高圧側に濃縮されることを見
い出し、冷凍システムに悪影響を与えない範囲を規定す
ることで所記の目的を達成するものである。
【００１３】請求項２に記載の発明は、１，１，１，２
−テトラフルオロエタンを冷媒とし、二酸化炭素からな
る不凝縮性ガスを封入してなる請求項１記載の冷凍シス
テムであり、液冷媒に対する溶解性の高い不凝縮性ガス
を選定することで、蒸発器内での突沸による霧化効果を
高め、同一の効果における高圧圧力や吐出ガス温度の増
加を抑制する作用を有する。
−テトラフルオロエタンを冷媒とし、二酸化炭素からな
る不凝縮性ガスを封入してなる請求項１記載の冷凍シス
テムであり、液冷媒に対する溶解性の高い不凝縮性ガス
を選定することで、蒸発器内での突沸による霧化効果を
高め、同一の効果における高圧圧力や吐出ガス温度の増
加を抑制する作用を有する。
【００１４】請求項３に記載の発明は、プロパンあるい
はイソブタンを冷媒とし、メタン，エタンあるいはエチ
レンからなる不凝縮性ガスを封入してなる請求項１記載
の冷凍システムであり、液冷媒に対する溶解性の高い不
凝縮性ガスを選定することで、蒸発器内での突沸による
霧化効果を高め、同一の効果における高圧圧力や吐出ガ
ス温度の増加を抑制する作用を有するとともに、地球温
暖化係数の低い冷媒と不凝縮性ガスの組み合わせを用い
ることで、地球温暖化の防止に寄与する。
はイソブタンを冷媒とし、メタン，エタンあるいはエチ
レンからなる不凝縮性ガスを封入してなる請求項１記載
の冷凍システムであり、液冷媒に対する溶解性の高い不
凝縮性ガスを選定することで、蒸発器内での突沸による
霧化効果を高め、同一の効果における高圧圧力や吐出ガ
ス温度の増加を抑制する作用を有するとともに、地球温
暖化係数の低い冷媒と不凝縮性ガスの組み合わせを用い
ることで、地球温暖化の防止に寄与する。
【００１５】請求項４に記載の発明は、冷媒の減圧手段
として、凝縮した液冷媒中に入口部を埋設してなるキャ
ピラリチューブを用いたことを特徴とする請求項１，２
あるいは３記載の冷凍システムであり、凝縮器の気相部
に偏在する不凝縮性ガスが蒸発器側へ移動することを抑
制し、不凝縮性ガスの使用量を削減する作用を有する。
として、凝縮した液冷媒中に入口部を埋設してなるキャ
ピラリチューブを用いたことを特徴とする請求項１，２
あるいは３記載の冷凍システムであり、凝縮器の気相部
に偏在する不凝縮性ガスが蒸発器側へ移動することを抑
制し、不凝縮性ガスの使用量を削減する作用を有する。
【００１６】請求項５に記載の発明は、冷媒の蒸発手段
として、冷媒流路を下から上への一方向とした蒸発器を
用いたことを特徴とする請求項１，２あるいは３記載の
冷凍システムであり、蒸発器内で突沸した不凝縮性ガス
により蒸発器内に滞留している液冷媒が押し出されるこ
とを防止する作用を有する。
として、冷媒流路を下から上への一方向とした蒸発器を
用いたことを特徴とする請求項１，２あるいは３記載の
冷凍システムであり、蒸発器内で突沸した不凝縮性ガス
により蒸発器内に滞留している液冷媒が押し出されるこ
とを防止する作用を有する。
【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の冷凍システムの回路図
である。図１において、６は冷凍システム、７は圧縮
機、８は凝縮器、９は冷媒の減圧手段であるキャピラリ
チューブ、１０は蒸発器である。圧縮機７は低圧タイプ
であり、内容積は約３０００ｍＬである。凝縮器８の内
容積は約２００ｍＬ、蒸発器１０の内容積は約２００ｍ
Ｌである。従って、運転中の高圧側の容積は約２００ｍ
Ｌ、低圧側の容積は約３２００ｍＬとなる。
から図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の冷凍システムの回路図
である。図１において、６は冷凍システム、７は圧縮
機、８は凝縮器、９は冷媒の減圧手段であるキャピラリ
チューブ、１０は蒸発器である。圧縮機７は低圧タイプ
であり、内容積は約３０００ｍＬである。凝縮器８の内
容積は約２００ｍＬ、蒸発器１０の内容積は約２００ｍ
Ｌである。従って、運転中の高圧側の容積は約２００ｍ
Ｌ、低圧側の容積は約３２００ｍＬとなる。
【００１８】冷媒として１，１，１，２−テトラフルオ
ロエタンが約１２０ｇ使用されており、凝縮温度１５〜
５０℃、蒸発温度−２０〜−４０℃で運転される。そし
て、前記冷媒とともに、不凝縮性ガスとして二酸化炭素
ガスが高圧側容積の５倍である約１０００ｍＬ封入され
ている。
ロエタンが約１２０ｇ使用されており、凝縮温度１５〜
５０℃、蒸発温度−２０〜−４０℃で運転される。そし
て、前記冷媒とともに、不凝縮性ガスとして二酸化炭素
ガスが高圧側容積の５倍である約１０００ｍＬ封入され
ている。
【００１９】次に動作について説明する。圧縮機７の運
転により冷媒と二酸化炭素が圧縮され、凝縮器８に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、二酸化炭素は冷媒よりも凝
縮温度が５０〜１００℃低く、ほとんど凝縮せず凝縮器
８内の圧力を上昇させる。また、二酸化炭素の一部は凝
縮した液冷媒に溶解する。
転により冷媒と二酸化炭素が圧縮され、凝縮器８に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、二酸化炭素は冷媒よりも凝
縮温度が５０〜１００℃低く、ほとんど凝縮せず凝縮器
８内の圧力を上昇させる。また、二酸化炭素の一部は凝
縮した液冷媒に溶解する。
【００２０】そして、液溶媒はキャピラリチューブ９で
減圧され、蒸発器１０で蒸発する。この時、凝縮器８内
の上昇した圧力により、キャピラリチューブ９を通過す
る冷媒の速度が増加することによって、蒸発器１０内で
の冷媒の霧化が促進される。
減圧され、蒸発器１０で蒸発する。この時、凝縮器８内
の上昇した圧力により、キャピラリチューブ９を通過す
る冷媒の速度が増加することによって、蒸発器１０内で
の冷媒の霧化が促進される。
【００２１】また、蒸発器１０の入口付近で冷媒に溶解
した二酸化炭素が発泡し、さらに冷媒の霧化を促進す
る。この結果、冷媒の蒸発効率が上昇し、蒸発器１０の
入口部の冷媒温度が約２℃低下した。
した二酸化炭素が発泡し、さらに冷媒の霧化を促進す
る。この結果、冷媒の蒸発効率が上昇し、蒸発器１０の
入口部の冷媒温度が約２℃低下した。
【００２２】ここで、不凝縮性ガスは一般に圧縮機の吐
出ガス温度を増加させる等の欠点があるが、冷却システ
ム内のガス濃度を詳細に分析することにより、不凝縮性
ガスが運転中に冷凍システムの高圧側に濃縮されること
を見い出し、冷凍システムに悪影響を与えない範囲があ
ることがわかった。
出ガス温度を増加させる等の欠点があるが、冷却システ
ム内のガス濃度を詳細に分析することにより、不凝縮性
ガスが運転中に冷凍システムの高圧側に濃縮されること
を見い出し、冷凍システムに悪影響を与えない範囲があ
ることがわかった。
【００２３】凝縮温度４３℃、蒸発温度−３５℃におい
て、二酸化炭素ガス約１０００ｍＬは凝縮器８内の圧力
を約０．１３ＭＰａ上昇させる。また、凝縮器８内の液
冷媒中に約４７０ｍＬの二酸化炭素ガスが溶解してい
る。蒸発器１０と圧縮機７で構成される低圧側に存在す
る二酸化炭素ガスは約２７０ｍＬである。この時、圧縮
機７の吐出ガス温度は約２℃上昇する。
て、二酸化炭素ガス約１０００ｍＬは凝縮器８内の圧力
を約０．１３ＭＰａ上昇させる。また、凝縮器８内の液
冷媒中に約４７０ｍＬの二酸化炭素ガスが溶解してい
る。蒸発器１０と圧縮機７で構成される低圧側に存在す
る二酸化炭素ガスは約２７０ｍＬである。この時、圧縮
機７の吐出ガス温度は約２℃上昇する。
【００２４】同様の条件で二酸化炭素ガスの量が高圧側
容量と同等である約２００ｍＬの場合は、圧力上昇が約
０．０３ＭＰａ、吐出ガス温度の上昇は約０．５℃にな
るが、蒸発器１０の入口部の冷媒温度低下が約０．５℃
となり、冷媒の霧化促進効果は小さくなる。また、二酸
化炭素ガスの量が高圧側容積の１０倍である２０００ｍ
Ｌの場合は、蒸発器１０の入口部の冷媒温度低下が約４
℃であるが、圧力上昇が約０．２６ＭＰａ、吐出ガス温
度の上昇は約４℃になり、冷媒の霧化促進効果は大きい
が冷凍システムへの悪影響がやや大きくなる。
容量と同等である約２００ｍＬの場合は、圧力上昇が約
０．０３ＭＰａ、吐出ガス温度の上昇は約０．５℃にな
るが、蒸発器１０の入口部の冷媒温度低下が約０．５℃
となり、冷媒の霧化促進効果は小さくなる。また、二酸
化炭素ガスの量が高圧側容積の１０倍である２０００ｍ
Ｌの場合は、蒸発器１０の入口部の冷媒温度低下が約４
℃であるが、圧力上昇が約０．２６ＭＰａ、吐出ガス温
度の上昇は約４℃になり、冷媒の霧化促進効果は大きい
が冷凍システムへの悪影響がやや大きくなる。
【００２５】以上のように実施の形態１は、凝縮器内に
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高める
ことができるとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガス
が蒸発器内で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍
条件でも十分な霧化効果を得ることができる。また、不
凝縮性ガスは一般に圧縮機の吐出ガス温度を増加させる
等の欠点があるが、不凝縮性ガス量を冷凍システムの高
圧側容積の１００〜１０００％の範囲であれば、冷凍シ
ステムへの悪影響を与えないで十分な効果を得ることが
できる。
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高める
ことができるとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガス
が蒸発器内で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍
条件でも十分な霧化効果を得ることができる。また、不
凝縮性ガスは一般に圧縮機の吐出ガス温度を増加させる
等の欠点があるが、不凝縮性ガス量を冷凍システムの高
圧側容積の１００〜１０００％の範囲であれば、冷凍シ
ステムへの悪影響を与えないで十分な効果を得ることが
できる。
【００２６】なお、実施の形態１では冷媒を１，１，
１，２−テトラフルオロエタンとしたが、ハイドロフル
オロカーボンであれば同様の効果が得られる。また、実
施の形態１では不凝縮性ガスを二酸化炭素ガスとした
が、冷媒の凝縮圧力における凝縮温度が冷媒の凝縮温度
より５０℃以上低い、不凝縮性ガスであれば同様の効果
が得られる。ただし、高圧圧力の増加を抑制するために
は、冷媒に対する溶解性の高い不凝縮性ガスを選定する
ことが望ましい。
１，２−テトラフルオロエタンとしたが、ハイドロフル
オロカーボンであれば同様の効果が得られる。また、実
施の形態１では不凝縮性ガスを二酸化炭素ガスとした
が、冷媒の凝縮圧力における凝縮温度が冷媒の凝縮温度
より５０℃以上低い、不凝縮性ガスであれば同様の効果
が得られる。ただし、高圧圧力の増加を抑制するために
は、冷媒に対する溶解性の高い不凝縮性ガスを選定する
ことが望ましい。
【００２７】（実施の形態２）図２は本発明の冷凍シス
テムの回路図である。図２において、１１は冷凍システ
ム、１２は圧縮機、１３は凝縮器、１４は冷媒の減圧手
段であるキャピラリチューブ、１５は蒸発器である。圧
縮機１２は低圧タイプであり、内容積は約３０００ｍＬ
である。凝縮器１３の内容積は約８０ｍＬ、蒸発器１５
の内容積は約１００ｍＬである。従って、運転中の高圧
側の容積は約８０ｍＬ、低圧側の容積は約３１００ｍＬ
となる。
テムの回路図である。図２において、１１は冷凍システ
ム、１２は圧縮機、１３は凝縮器、１４は冷媒の減圧手
段であるキャピラリチューブ、１５は蒸発器である。圧
縮機１２は低圧タイプであり、内容積は約３０００ｍＬ
である。凝縮器１３の内容積は約８０ｍＬ、蒸発器１５
の内容積は約１００ｍＬである。従って、運転中の高圧
側の容積は約８０ｍＬ、低圧側の容積は約３１００ｍＬ
となる。
【００２８】冷媒としてイソブタンが約５０ｇ使用され
ており、凝縮温度１５〜５０℃、蒸発温度−２０〜−４
０℃で運転される。そして、前記冷媒とともに、不凝縮
性ガスとしてメタンガスが高圧側容積の５倍である約４
００ｍＬ封入されている。
ており、凝縮温度１５〜５０℃、蒸発温度−２０〜−４
０℃で運転される。そして、前記冷媒とともに、不凝縮
性ガスとしてメタンガスが高圧側容積の５倍である約４
００ｍＬ封入されている。
【００２９】次に動作について説明する。圧縮機１２の
運転により冷媒とメタンが圧縮され、凝縮器１３に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、メタンは冷媒よりも凝縮温
度が１５０〜２００℃低く、ほとんど凝縮せず凝縮器１
３内の圧力を上昇させる。また、メタンの一部は凝縮し
た液冷媒に溶解する。そして、液冷媒はキャピラリチュ
ーブ１４で減圧され、蒸発器１５で蒸発する。この時、
凝縮器１３内の上昇した圧力により、キャピラリチュー
ブ１４を通過する冷媒の速度が増加することによって、
蒸発器１５内での冷媒の霧化が促進される。また、蒸発
器１５の入口付近で冷媒に溶解したメタンが発泡し、さ
らに冷媒の霧化を促進する。この結果、冷媒の蒸発効率
が上昇し、蒸発器１５の入口部の冷媒温度が低下する。
運転により冷媒とメタンが圧縮され、凝縮器１３に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、メタンは冷媒よりも凝縮温
度が１５０〜２００℃低く、ほとんど凝縮せず凝縮器１
３内の圧力を上昇させる。また、メタンの一部は凝縮し
た液冷媒に溶解する。そして、液冷媒はキャピラリチュ
ーブ１４で減圧され、蒸発器１５で蒸発する。この時、
凝縮器１３内の上昇した圧力により、キャピラリチュー
ブ１４を通過する冷媒の速度が増加することによって、
蒸発器１５内での冷媒の霧化が促進される。また、蒸発
器１５の入口付近で冷媒に溶解したメタンが発泡し、さ
らに冷媒の霧化を促進する。この結果、冷媒の蒸発効率
が上昇し、蒸発器１５の入口部の冷媒温度が低下する。
【００３０】以上のように実施の形態２は、凝縮器内に
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高める
ことができるとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガス
が蒸発器内で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍
条件でも十分な霧化効果を得ることができる。また、冷
媒にイソブタンを使用することで地球温暖化係数を抑制
することができる。
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高める
ことができるとともに、液冷媒に溶存した不凝縮性ガス
が蒸発器内で突沸することにより、蒸発温度が低い冷凍
条件でも十分な霧化効果を得ることができる。また、冷
媒にイソブタンを使用することで地球温暖化係数を抑制
することができる。
【００３１】なお、実施の形態２では不凝縮性ガス量を
冷凍システムの高圧側容積の５００％としたが、実施の
形態１と同様に１００〜１０００％の範囲であれば、冷
凍システムへの悪影響を与えないで十分な効果を得るこ
とができる。
冷凍システムの高圧側容積の５００％としたが、実施の
形態１と同様に１００〜１０００％の範囲であれば、冷
凍システムへの悪影響を与えないで十分な効果を得るこ
とができる。
【００３２】また、実施の形態２では冷媒をイソブタン
としたが、イソブタンやプロパン等のハイドロカーボン
であれば同様の効果が得られる。また、実施の形態２で
は不凝縮性ガスをメタンガスとしたが、冷媒の凝縮圧力
における凝縮温度が冷媒の凝縮温度より５０℃以上低
い、メタン，エタンあるいはエチレン等の不凝縮性ガス
であれば同様の効果が得られる。ただし、高圧圧力の増
加を抑制するためには、冷媒に対する溶解性の高い不凝
縮性ガスを選定することが望ましい。
としたが、イソブタンやプロパン等のハイドロカーボン
であれば同様の効果が得られる。また、実施の形態２で
は不凝縮性ガスをメタンガスとしたが、冷媒の凝縮圧力
における凝縮温度が冷媒の凝縮温度より５０℃以上低
い、メタン，エタンあるいはエチレン等の不凝縮性ガス
であれば同様の効果が得られる。ただし、高圧圧力の増
加を抑制するためには、冷媒に対する溶解性の高い不凝
縮性ガスを選定することが望ましい。
【００３３】（実施の形態３）図３は本発明の冷凍シス
テムのキャピラリチューブ入口部の断面図である。な
お、本発明の冷凍システムの回路図および冷媒、不凝縮
性ガスは実施の形態１と同一であり、同一番号を付して
詳細な説明を省略する。図３において、１６はキャピラ
リチューブ９の入口部、１７は液冷媒を貯留する容器、
１８は凝縮器８の出口部、１９は容器１７に貯留された
液冷媒である。
テムのキャピラリチューブ入口部の断面図である。な
お、本発明の冷凍システムの回路図および冷媒、不凝縮
性ガスは実施の形態１と同一であり、同一番号を付して
詳細な説明を省略する。図３において、１６はキャピラ
リチューブ９の入口部、１７は液冷媒を貯留する容器、
１８は凝縮器８の出口部、１９は容器１７に貯留された
液冷媒である。
【００３４】次に動作について説明する。圧縮機７の運
転により冷媒と二酸化炭素が圧縮され、凝縮器８に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、二酸化炭素はほとんど凝縮
せず凝縮器８内の圧力を上昇させる。そして、液冷媒は
凝縮器８の出口部１８を通って、容器１７に貯留された
後、入口部１６を通ってキャピラリチューブ９に流入す
る。この時、凝縮器８内の気相中の二酸化炭素は、容器
１７に貯留された液冷媒１９によって閉塞され、キャピ
ラリチューブ９に流入することができない。この結果、
蒸発器１０と圧縮機７で構成される低圧側に存在する二
酸化炭素の量を抑制することができ、より少ない二酸化
炭素の量で同様の圧力上昇効果が得られる。
転により冷媒と二酸化炭素が圧縮され、凝縮器８に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、二酸化炭素はほとんど凝縮
せず凝縮器８内の圧力を上昇させる。そして、液冷媒は
凝縮器８の出口部１８を通って、容器１７に貯留された
後、入口部１６を通ってキャピラリチューブ９に流入す
る。この時、凝縮器８内の気相中の二酸化炭素は、容器
１７に貯留された液冷媒１９によって閉塞され、キャピ
ラリチューブ９に流入することができない。この結果、
蒸発器１０と圧縮機７で構成される低圧側に存在する二
酸化炭素の量を抑制することができ、より少ない二酸化
炭素の量で同様の圧力上昇効果が得られる。
【００３５】そして、液冷媒はキャピラリチューブ９内
で減圧され、蒸発器１０で蒸発する。この時、凝縮器８
内の上昇した圧力により、キャピラリチューブ９を通過
する冷媒の速度が増加することによって、蒸発器１０内
での冷媒の霧化が促進される。
で減圧され、蒸発器１０で蒸発する。この時、凝縮器８
内の上昇した圧力により、キャピラリチューブ９を通過
する冷媒の速度が増加することによって、蒸発器１０内
での冷媒の霧化が促進される。
【００３６】以上のように実施の形態３は、凝縮器内に
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高め、
蒸発温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果を得ること
ができるとともに、使用する不凝縮性ガスの量を低減す
ることができる。
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高め、
蒸発温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果を得ること
ができるとともに、使用する不凝縮性ガスの量を低減す
ることができる。
【００３７】なお、実施の形態３では冷媒を１，１，
１，２−テトラフルオロエタンとしたが、ハイドロフル
オロカーボンあるいはハイドロカーボンであれば同様の
効果が得られる。また、実施の形態３では不凝縮性ガス
を二酸化炭素ガスとしたが、冷媒の凝縮圧力における凝
縮温度が冷媒の凝縮温度より５０℃以上低い、不凝縮性
ガスであれば同様の効果が得られる。ただし、高圧圧力
の増加を抑制するためには、冷媒に対する溶解性の高い
不凝縮性ガスを選定することが望ましい。
１，２−テトラフルオロエタンとしたが、ハイドロフル
オロカーボンあるいはハイドロカーボンであれば同様の
効果が得られる。また、実施の形態３では不凝縮性ガス
を二酸化炭素ガスとしたが、冷媒の凝縮圧力における凝
縮温度が冷媒の凝縮温度より５０℃以上低い、不凝縮性
ガスであれば同様の効果が得られる。ただし、高圧圧力
の増加を抑制するためには、冷媒に対する溶解性の高い
不凝縮性ガスを選定することが望ましい。
【００３８】（実施の形態４）図４は本発明の冷凍シス
テムの蒸発器の断面図である。なお、本発明の冷凍シス
テムの回路図および冷媒、不凝縮性ガスは実施の形態１
と同一であり、同一番号を付して詳細な説明を省略す
る。図４において、２０は蒸発器１０の冷媒流路、２１
は蒸発器１０のフィン、２２は冷媒流路２０の下部に接
続されたキャピラリチューブ９の出口部、２３は冷媒流
路２０内に滞留する液冷媒、２４は蒸発した冷媒ガスと
不凝縮性ガスの混合ガスである。
テムの蒸発器の断面図である。なお、本発明の冷凍シス
テムの回路図および冷媒、不凝縮性ガスは実施の形態１
と同一であり、同一番号を付して詳細な説明を省略す
る。図４において、２０は蒸発器１０の冷媒流路、２１
は蒸発器１０のフィン、２２は冷媒流路２０の下部に接
続されたキャピラリチューブ９の出口部、２３は冷媒流
路２０内に滞留する液冷媒、２４は蒸発した冷媒ガスと
不凝縮性ガスの混合ガスである。
【００３９】次に動作について説明する。圧縮機７の運
転により冷媒と二酸化炭素が圧縮され、凝縮器８に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、二酸化炭素はほとんど凝縮
せず凝縮器８内の圧力を上昇させる。そして、液冷媒は
キャピラリチューブ９内で減圧され、出口部２２で蒸発
し、冷媒流路２０の下部に送られる。この時、凝縮器８
内の上昇した圧力により、キャピラリチューブ９を通過
する冷媒の速度が増加することによって、冷媒流路２０
内での冷媒の霧化が促進される。
転により冷媒と二酸化炭素が圧縮され、凝縮器８に送ら
れ冷媒が凝縮する。この時、二酸化炭素はほとんど凝縮
せず凝縮器８内の圧力を上昇させる。そして、液冷媒は
キャピラリチューブ９内で減圧され、出口部２２で蒸発
し、冷媒流路２０の下部に送られる。この時、凝縮器８
内の上昇した圧力により、キャピラリチューブ９を通過
する冷媒の速度が増加することによって、冷媒流路２０
内での冷媒の霧化が促進される。
【００４０】冷媒流路２０の下部に送られた混合ガス２
４は、二酸化炭素ガスが含まれる分だけ体積が増大し、
液冷媒２３を激しく混合攪拌しながら、冷媒流路２０の
上部へ押し出す。この時、液冷媒２３は自重により下方
へ落下する力と混合ガス２４により上方へ押し上げられ
る力がバランスして、冷媒流路２０内に滞留する。
４は、二酸化炭素ガスが含まれる分だけ体積が増大し、
液冷媒２３を激しく混合攪拌しながら、冷媒流路２０の
上部へ押し出す。この時、液冷媒２３は自重により下方
へ落下する力と混合ガス２４により上方へ押し上げられ
る力がバランスして、冷媒流路２０内に滞留する。
【００４１】以上のように実施の形態４は、凝縮器内に
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高め、
蒸発温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果を得ること
ができるとともに、不凝縮性ガスの圧力に抗して蒸発器
内に液冷媒を滞留させることができる。
滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が増加し、蒸発器
入口の接続管を物理的に絞ることなく冷媒流速を高め、
蒸発温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果を得ること
ができるとともに、不凝縮性ガスの圧力に抗して蒸発器
内に液冷媒を滞留させることができる。
【００４２】なお、実施の形態４では冷媒を１，１，
１，２−テトラフルオロエタンとしたが、ハイドロフル
オロカーボンあるいはハイドロカーボンであれば同様の
効果が得られる。また、実施の形態４では不凝縮性ガス
を二酸化炭素ガスとしたが、冷媒の凝縮圧力における凝
縮温度が冷媒の凝縮温度より５０℃以上低い、不凝縮性
ガスであれば同様の効果が得られる。ただし、高圧圧力
の増加を抑制するためには、冷媒に対する溶解性の高い
不凝縮性ガスを選定することが望ましい。
１，２−テトラフルオロエタンとしたが、ハイドロフル
オロカーボンあるいはハイドロカーボンであれば同様の
効果が得られる。また、実施の形態４では不凝縮性ガス
を二酸化炭素ガスとしたが、冷媒の凝縮圧力における凝
縮温度が冷媒の凝縮温度より５０℃以上低い、不凝縮性
ガスであれば同様の効果が得られる。ただし、高圧圧力
の増加を抑制するためには、冷媒に対する溶解性の高い
不凝縮性ガスを選定することが望ましい。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、冷媒の凝
縮圧力における凝縮温度が、冷媒の凝縮温度よりも５０
℃以上低い不凝縮性ガスを、該冷媒システムの高圧側容
積の１００〜１０００％になるように封入することによ
り、凝縮器内に滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が
増加し、蒸発器入口の接続管を物理的に絞ることなく冷
媒流速を高めることができるとともに、液冷媒に溶存し
た不凝縮性ガスが蒸発器内で突沸することにより、蒸発
温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果が得られる。
縮圧力における凝縮温度が、冷媒の凝縮温度よりも５０
℃以上低い不凝縮性ガスを、該冷媒システムの高圧側容
積の１００〜１０００％になるように封入することによ
り、凝縮器内に滞留する不凝縮性ガスにより高圧圧力が
増加し、蒸発器入口の接続管を物理的に絞ることなく冷
媒流速を高めることができるとともに、液冷媒に溶存し
た不凝縮性ガスが蒸発器内で突沸することにより、蒸発
温度が低い冷凍条件でも十分な霧化効果が得られる。
【図１】本発明の実施の形態１を示す冷凍システムの回
路図
路図
【図２】本発明の実施の形態２を示す冷凍システムの回
路図
路図
【図３】本発明の実施の形態３を示すキャピラリチュー
ブ入口部の断面図
ブ入口部の断面図
【図４】本発明の実施の形態４を示す蒸発器の断面図
【図５】従来の冷凍システムの回路図
６ 冷凍システム ８ 凝縮器 ９ キャピラリチューブ １０ 蒸発器
Claims (5)
- 【請求項１】 冷媒の凝縮と蒸発を繰り返しながら冷媒
の蒸発潜熱を利用する冷凍システムであって、ハイドロ
フルオロカーボンあるいはハイドロカーボンを主成分と
する冷媒と、常温大気圧のガス容量に換算して該冷媒シ
ステムの高温側容積の１００〜１０００％の割合を占
め、前記冷媒の凝縮圧力における凝縮温度が前記冷媒の
凝縮温度より５０℃以上低い不凝縮性ガスとからなる冷
凍システム。 - 【請求項２】 １，１，１，２−テトラフルオロエタン
を冷媒とし、二酸化炭素からなる不凝縮性ガスを封入し
てなる請求項１記載の冷凍システム。 - 【請求項３】 プロパンあるいはイソブタンを冷媒と
し、メタン，エタンあるいはエチレンからなる不凝縮性
ガスを封入してなる請求項１記載の冷凍システム。 - 【請求項４】 冷媒の減圧手段として、凝縮した液冷媒
中に入口部を埋設してなるキャピラリチューブを用いた
ことを特徴とする請求項１，２または３記載の冷凍シス
テム。 - 【請求項５】 冷媒の蒸発手段として、冷媒流路を下か
ら上への一方向とした蒸発器を用いたことを特徴とする
請求項１，２または３記載の冷凍システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9263203A JPH11101517A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 冷凍システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9263203A JPH11101517A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 冷凍システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101517A true JPH11101517A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17386220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9263203A Pending JPH11101517A (ja) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | 冷凍システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101517A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1243877A1 (en) | 1999-12-28 | 2002-09-25 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigerating device |
| WO2015111175A1 (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 三菱電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| JP2020201012A (ja) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | ダイキン工業株式会社 | 空調機 |
-
1997
- 1997-09-29 JP JP9263203A patent/JPH11101517A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1243877A1 (en) | 1999-12-28 | 2002-09-25 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigerating device |
| WO2015111175A1 (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 三菱電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| CN105940276A (zh) * | 2014-01-23 | 2016-09-14 | 三菱电机株式会社 | 热泵装置 |
| JPWO2015111175A1 (ja) * | 2014-01-23 | 2017-03-23 | 三菱電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| US10605498B2 (en) | 2014-01-23 | 2020-03-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump apparatus |
| JP2020201012A (ja) * | 2019-06-12 | 2020-12-17 | ダイキン工業株式会社 | 空調機 |
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