JPH1163735A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
冷凍サイクル装置Info
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- JPH1163735A JPH1163735A JP9217795A JP21779597A JPH1163735A JP H1163735 A JPH1163735 A JP H1163735A JP 9217795 A JP9217795 A JP 9217795A JP 21779597 A JP21779597 A JP 21779597A JP H1163735 A JPH1163735 A JP H1163735A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- 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
- F25B2400/12—Inflammable refrigerants
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
いる配管の強度上の安全性を最大限に確保しながら、配
管コストの上昇を最小限に抑える。 【解決手段】 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒
配管で接続した冷凍サイクル装置において、冷凍サイク
ル装置を運転中に低圧となる配管あるいは冷凍サイクル
部品の設計圧力を他の配管あるいは冷凍サイクル部品よ
りも低くする。
Description
媒に高圧もしくは可燃性の冷媒を使用する空気調和機等
の冷凍サイクル装置に関する。
される冷媒には、従来からの単一冷媒の他に、二種類以
上の冷媒を混合した混合冷媒がある。最近では、オゾン
層破壊から地球の環境を保護するために、従来の低圧冷
媒(例えば、R22)の代替冷媒として、HFC冷媒
(塩素を含まない水素化弗化炭素冷媒)を複数種類混合
した冷媒やプロパン(C3 H8 )の利用が考えられてい
る。
(例えば、ジフルオロメタン:HFC32とペンタフル
オロエタン:HFC125を略50重量%ずつ混合した
冷媒R410A)は、従来の低圧冷媒に較べると、密度
が小さく、高圧かつ小比容積であることから、図3に示
すように、同容積当たりの液量率が上昇し、液封(液冷
媒が封じ込められた状態)に対しての余裕度が小さくな
るという特性がある。このため、液封が生じると圧力が
異常上昇して配管が破裂する可能性があるので、混合冷
媒用の配管について設計する場合、従来の低圧冷媒用の
配管と較べて設計圧力を大きく設定する必要がある。
要肉厚tを計算している。 t=P′D/(2σa η+0.8P′) …(1) D:管外径 σa :許容引張り応力 P’:P(設計圧力)×α(安全率) η:溶接効率
(65℃の飽和蒸気圧相当圧力)は、例えば、R410
Aの場合、4.2MPaと低圧の単一冷媒に較べて大き
くとって、(1)式により配管の必要肉厚tを計算して
いた。
計では、設計圧力Pに安全率αを乗じた圧力P’で計算
するため、安全率αを大きくとるとかなり必要肉厚tが
厚くなる。図6は、安全率αを1と5にした場合に、R
22、R410Aとで配管の肉厚にどの程度の差が生じ
るかを示す図である。この図6から明らかなように、安
全率αを5倍に設定すると、R410A用の配管の場
合、R22用の配管に較べてかなり肉厚を厚くしなけれ
ばならないことがわかる。管外径が大きくなるほど、肉
厚は厚くなり、管外径Dが60mmの配管では、必要肉
厚は3.0mmにもなる。
ような不都合が生じる。ロー付き時に、温度上昇が鈍
く、ロー付の作業性が悪化し、時間がかかる。このこと
は、長時間同一箇所を加熱するために、その部分の強度
の低下を招く。また、肉厚の増加により材料の銅の使用
量が増すために、配管の製造コストが大幅に増加する。
また、重量増となる。一方、肉厚の増加を避けるため
に、安全率を低く見積もることは、すなわち安全性、信
頼度の低下に直結するので、これはできない。
有する問題点を解消し、高圧の混合冷媒を使用する冷凍
サイクルに用いる配管の強度上の安全性を最大限に確保
しながら、配管コストの上昇を最小限に抑えることがで
きるようにした冷凍サイクル装置を提供することにあ
る。
凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒配管で接続した冷凍サイ
クルを用いた冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル
装置を運転中に低圧となる配管あるいは冷凍サイクル部
品の設計圧力を他の配管あるいは冷凍サイクル部品より
も低くしたことを特徴とするものである。
蒸発器から圧縮機の吸込部を接続する配管であることが
好ましい。
中に配管より外径の大きい径拡大管が設けられる。
小さい冷媒の液封による破壊圧力を小さくできるととも
に、通常運転時の圧力に対する安全性を十分確保するこ
とができる。
媒に二種以上の単一冷媒を混合した混合冷媒を用いる冷
凍サイクル装置において、前記冷凍サイクル中で冷媒の
流れる配管の管外径(D)と管肉厚(t)について、高
圧側配管の管外径(D1 )と管肉厚(t1 )の比と、低
圧側配管の管外径(D2 )と管肉厚(t2 )の比との間
に、 D1 /t1 < D2 /t2 の関係があることを特徴とするものである。
高圧側配管の肉厚t1 を必ずしも低圧側配管の肉厚t2
に較べて厚くすることなく、管外径(D)との相対的な
関係で肉厚(t)を設定できるので、安全強度を確保し
ながら、かつ肉厚増を回避できる。
t1 < D2 /t2 < 100であることを特徴と
する。
(D)は、1/2インチ以上であることを特徴とする。
第1乃至第6の発明の前記冷凍サイクルに使用される冷
媒は、ジフルオロメタン(R32)、トリフルオロエタ
ン(R143a)、ジフルオロエタン(R152a)、
プロパン(R290)のいずれかの成分とする単一もし
くは混合冷媒である。
は、略50重量%のジフルオロメタン(R32)と略5
0重量%のペンタフルオロエタン(R125)を含む混
合冷媒であってもよい。
装置の一実施形態について、添付の図面を参照して説明
する。図1は、空気調和機の冷凍サイクルを示す。この
冷凍サイクルは、圧縮機1、凝縮器2、減圧器としての
キャビラリチューブ3、蒸発器4がこの順序で配管によ
って接続されている。
された冷媒ガスは、凝縮器2で放熱し、凝縮液化した
後、キャビラリチューブ3で減圧され、蒸発器4で外部
の熱を吸収して蒸発し、その後圧縮機1に戻るようにな
っている。冷媒の流れは、図中矢印で示されている。
冷媒を混合した冷媒を使用している。具体的な冷媒とし
ては、R410が用いられるがこれに限定されるもので
はなく、図4に示すように、従来(R22)よりも液封
に対する余裕度が小さくなる冷媒が対象であり、他に
は、ジフルオロメタン(R32)やトルフルオロエタン
(R143a)、ジフルオロエタン(R152a)、プ
ロパン(R290,C3H8 )のいずれかを成分とする
単一もしくは混合冷媒が考えられる。
リチューブ3、蒸発器4を接続する高圧側配管(図中太
い実線で示されている)の設計圧力P1 (65℃の飽和
蒸気圧相当圧力)は、4.2MPa(メガパスカル)に
設定されている。他方、蒸発器4の下流から、圧縮機1
の吸い込み側に至る常時低圧の低圧側配管(図中細い実
線で示されている)の設計圧力P2 (65℃の飽和蒸気
圧相当圧力)は、2.2MPa(メガパスカル)と低く
設定されている。
厚(t1 )の比と、低圧側配管の管外径(D2 )と管肉
厚(t2 )の比との間に、 D1 /t1 < D2 /t2 …(2) の関係が成り立つように、それぞれ高圧側配管と、低圧
側配管の管外径と、管肉厚が設定されている。
管外径の大小によらない無次元数である。前述した
(1)式から、許容引張り応力σ、溶接効率η、設計圧
力P、安全率αの値が定まれば、肉厚比(D/t)は定
まる。
を変えたときの管外径に対する肉厚比(D/t)の値を
示すグラフである。たとえば、安全率αを5とした場
合、高圧側配管の肉厚比(D1 /t1 )は20、低圧側
配管の肉厚比(D2 /t2 )は38であり、この肉厚比
になるように管外径D1 、D2 、肉厚t1 、t2 を設定
すればよい。この場合、高圧側配管の肉厚t2 を必ずし
も低圧側配管の肉厚t2 に較べて厚くする必要はないの
で、安全率5で安全強度を確保しながら、かつ肉厚増を
回避できる。
表1から明らかなように、肉厚を小さめに設計すること
で、破壊圧力を小さくすることができる。なお、表1
は、管外径D、肉厚と破壊圧力の関係を示しており、管
外径Dが大きくなるほど、破壊圧力が小さくなり、肉厚
が小さくなるほど、破壊圧力が小さくなることがわか
る。
αが2以上であれば、肉厚比(D/t)は、 10 < D1 /t1 < D2 /t2 < 100 …(3) の範囲にあることがわかる。この範囲で、安全率をまず
決めてから、外径、肉厚を設定すればよいので、設計計
算が容易になる。
径が20ミリ以下であると、安全率αが1倍でも5倍で
も肉厚にはたいした差はないことがわかる。逆にいえ
ば、管外径が大きくなった場合に、(3)式にしたがっ
て、肉厚を厚くしないように設計すればよい。冷凍サイ
クルで使用される配管のサイズはインチで規格されてい
るので、管外径(D)は1/2インチ以上であることが
実用上好ましい。
機の冷凍サイクルを示す。本発明をヒートポンプ型の空
気調和機に適用する場合、四方弁5の切換によって、室
内熱交換器6、室外熱交換器8は、凝縮器となったり蒸
発器となったりして、高圧冷媒と低圧冷媒の流れる流路
が切り替わる。
は、図中、太い実線で示す圧縮機1、四方弁5、室外熱
交換器6、減圧弁7、室内熱交換器8を接続し、さら
に、室内熱交換器8と四方弁5を接続する配管を高圧側
配管として、四方弁5と圧縮機1の吸い込み側を接続す
る図中細い実線で示す配管を低圧配管として、高圧側配
管の管外径(D1 )と管肉厚(t1 )の比と、低圧側配
管の管外径(D2 )と管肉厚(t2 )の比との間に、
(2)式および(3)式が成り立つようにすればよい。
外径が低圧側配管よりも大きく、低圧側配管の管外径
(D2 )と管肉厚(t2 )の比よりも小さくなり、その
比が10以上となる肉厚を有する径拡大管9を設けても
よい。この場合には、表1からわかるように、破壊圧力
をより小さくでき安全性が高められる。
によれば、冷凍サイクル装置を運転中に低圧となる配管
あるいは冷凍サイクル部品の設計圧力を他の配管あるい
は冷凍サイクル部品よりも低くするので、高圧の混合冷
媒を使用する冷凍サイクルに用いる配管の強度上の安全
性を最大限に確保しながら、肉厚の増加を回避し配管コ
ストの上昇を最小限に抑えることができる。
示す図。
の冷凍サイクルを示す図。
t)の値を示す図。
率1倍と5倍のそれぞれについて管外径に対する必要肉
厚を示す図。
Claims (8)
- 【請求項1】圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒配
管で接続した冷凍サイクルを用いた冷凍サイクル装置に
おいて、 冷凍サイクル装置を運転中に低圧となる配管あるいは冷
凍サイクル部品の設計圧力を他の配管あるいは冷凍サイ
クル部品よりも低くしたことを特徴とする冷凍サイクル
装置。 - 【請求項2】前記低圧となる配管は、蒸発器から圧縮機
の吸込部を接続する配管であることを特徴とする請求項
1に記載の冷凍サイクル装置。 - 【請求項3】前記低圧となる配管の途中に配管より外径
の大きい径拡大管を設けたことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の冷凍サイクル装置。 - 【請求項4】冷凍サイクルに使用する冷媒に二種以上の
単一冷媒を混合した混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置
において、 前記冷凍サイクル中で冷媒の流れる配管の管外径(D)
と管肉厚(t)について、高圧側配管の管外径(D1 )
と管肉厚(t1 )の比と、低圧側配管の管外径(D2 )
と管肉厚(t2 )の比との間に、 D1 /t1 < D2 /t2 の関係があることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 【請求項5】10 < D1 /t1 < D2 /t2
< 100であることを特徴とする請求項4に記載の冷
凍サイクル装置。 - 【請求項6】配管の管外径(D)は、1/2インチ以上
であることを特徴とする請求項4または5に記載の冷凍
サイクル装置。 - 【請求項7】前記冷凍サイクルに使用される冷媒は、ジ
フルオロメタン(R32)、トリフルオロエタン(R1
43a)、ジフルオロエタン(R152a)、プロパン
(R290)のいずれかの成分とする単一もしくは混合
冷媒であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか
の項に記載の冷凍サイクル装置。 - 【請求項8】前記冷凍サイクルに使用される冷媒は、略
50重量%のジフルオロメタン(R32)と略50重量
%のペンタフルオロエタン(R125)を含む混合冷媒
であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかの項
に記載の冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21779597A JP3813317B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 冷凍サイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21779597A JP3813317B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 冷凍サイクル装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1163735A true JPH1163735A (ja) | 1999-03-05 |
JP3813317B2 JP3813317B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=16709859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21779597A Expired - Fee Related JP3813317B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 冷凍サイクル装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3813317B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000052398A1 (fr) * | 1999-03-02 | 2000-09-08 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif frigorifique |
WO2000052397A1 (fr) * | 1999-03-02 | 2000-09-08 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif frigorifique |
JP2009530581A (ja) * | 2006-03-23 | 2009-08-27 | ヴィーラント ウェルケ アクチーエン ゲゼルシャフト | 熱交換器管の使用方法 |
-
1997
- 1997-08-12 JP JP21779597A patent/JP3813317B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2000052398A1 (fr) * | 1999-03-02 | 2000-09-08 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif frigorifique |
WO2000052397A1 (fr) * | 1999-03-02 | 2000-09-08 | Daikin Industries, Ltd. | Dispositif frigorifique |
US6739143B1 (en) | 1999-03-02 | 2004-05-25 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigerating device |
JP2009530581A (ja) * | 2006-03-23 | 2009-08-27 | ヴィーラント ウェルケ アクチーエン ゲゼルシャフト | 熱交換器管の使用方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3813317B2 (ja) | 2006-08-23 |
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