JPS58123060A - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非共沸混合冷媒と２つの蒸発器とにより、冷＊
ｍと冷蔵室がそれぞれ異なる温度に冷却される冷凍シス
テムを備えた冷凍冷蔵庫に関するものである。

従来の家庭用冷凍冷蔵庫は、一般に１個の蒸発器により
、冷凍室と冷蔵室の空気を冷却していた。

このため、冷蔵室内のように比較的温度が高い空気も、
冷凍室のように低い温度まで冷却できる低い温度にまで
冷却された蒸発器で冷却していたので、効率の悪い運転
なせざるをえなかった。

この従来の冷凍システムについて、そのサイクル構成図
を第１図に、その冷却性能Ｙ示すモリエル線図を第２図
に示し説明する。第１図において１は圧縮機、２は吐出
管、３は凝縮器、４はキャビラリチー−ブ、５は蒸発器
、６は吸込管である。

このように構成した従来の冷凍令蔵庫の冷却作用につい
て、第２図のモリエル線図を参照しながら説明する。第
２図において、ＡＢ間は冷媒の断熱圧縮を、８０間は放
熱を、ＣＤ間は膨張を、ＤＡ間は吸熱作用をそれぞれ示
す。

圧縮機１はシリンダとピストンでガス冷媒を圧縮し、冷
媒を高圧力Ｐｄ　ｔで圧縮し、高温・高工ンタルピの過
熱蒸気冷＠Ｂを吐出管２に吐出する。

圧縮さｎた冷媒は凝縮器３に導ひかれる。この冷媒は凝
縮器３で放熱して高圧・低エンタルピの液冷媒Ｃになり
、キャビラリチューブ４によシ減圧され、低圧・低エン
タルピのかわき度の小さい気液二相冷媒りとなって低温
の蒸発器５．に導びかれ、ここで吸熱して蒸発した俵、
吸込管６を経て、低圧・低エンタルピのガス冷媒となっ
て圧縮機１に吸込まれる。このように１つの圧縮機１と
１つの蒸発器５で冷凍室（図示せず）と冷蔵庫（図示せ
ず）という２つの温度を要する冷蔵庫を冷却するには、
冷蔵室と冷凍室とを仕切る中央断熱材部を設け、冷気循
環のため冷凍室の低温冷気を冷ｌＩ！呈に流す鰍路と、
風路途中に冷蔵室温度を検知して弁を開閉する廿−マル
ダンパ（図示せず〕を併せて設け、また冷Ｒ’Ｍの暖気
を冷５［屋内に設けられた蒸発器に直接戻す別の風路が
必要である。

このような構成の従来の冷凍冷蔵庫には次の（イ）〜（
ロ）の欠点がめった。

（イ）冷凍冷蔵庫は冷凍室と冷蔵室が異なった温Ｉｆに
冷却さｎるにもかかわらず、低圧冷媒により低温度に維
持された蒸発器のみで冷却さｎるため、圧縮機の圧縮仕
事として、第２図で示すモリエル線図のＡＨで示される
ように大きい動力を必要とする。

（ロ）　１つの蒸発器で冷凍室と冷蔵室を冷却するには
冷凍室と冷蔵室とを風路で連通ずる必要がある。仁のた
め野菜などのように水分の多い物が貯蔵された場合、冷
蔵室の冷気は多湿状態となる。

この高湿度の９気が蒸発器に戻るため蒸発器に霜がつき
、この着霜量が多くなると冷却能力が低下する。これ！
防止するために夏期には日に２回、冬期には日に１回、
蒸発器ヒータで加熱して除霜を行なう必要がある。除霜
のため庫内に配置さｎたヒータを発熱させると、ヒータ
を加熱させるための電力とヒータにより熱せられた蒸発
器や９気を再び冷却するために要する冷凍システムの電
力を合せるとヒータ人力の約２．５倍の電力を必要とす
るので余計な電力が必要である。

本発明の目的は上記した従来の冷凍冷蔵庫の欠点を解決
し、省電力を図った冷凍冷蔵庫を提供することにある。

本発明における冷凍冷蔵庫の冷凍システムでは少なくと
も圧縮機、ｉｌｌ縮す及び高温蒸発器、低温蒸発器の２
つの蒸発器を備え、沸点の異なる冷媒を混合した非共沸
混合冷媒を用いて、そｎぞれ２つの蒸発器を冷却する。

凝縮器と高温蒸発器との間には気液分離器を設け、気液
分離器によりＭｆｌで凝縮する高沸点成分の多い液冷媒
と低沸点成分の多いガス冷媒に分離し、液Ｉｖ媒は絞り
を介して高温蒸発器に送られ、蒸発し冷蔵室を冷却する
。高沸点成分の多い冷媒は、高温蒸発器出口において液
分を残したまま流出し、気液分離器と低温蒸発器との間
に設けらｎた蒸発式ｌｋ縮器において、前記の気液分離
された低沸点成分の多いガス冷媒と熱交換し、ガス冷媒
を凝縮して液冷媒にし、高沸点成分の多い冷媒は蒸発し
てガスとなる。この蒸発式凝縮器において凝縮した低沸
点成分の多い液冷媒は、絞りを介して低温蒸発器へ送ら
れ蒸発して冷凍室の冷却な行なう。

このように、温度の異なる冷１Ｌ冷蔵呈を別々の蒸発器
を用い、そｎぞれ低沸点成分の多い冷媒。

高沸点成分の多い冷媒によっ一′Ｃ同じ蒸発圧力におい
て冷却する。また、凝縮温度が低い低沸点成分の多い冷
媒を、７Ｉ３沸盾成分の多い冷媒の蒸発によって冷却凝
縮させることにより凝縮圧力を＾くしないで凝縮を行な
わせる。

以下、本発明の第１の実施例を第３図に工ｖＭ！Ｉｔ明
する。第３図は本発明の一５ｊ！施例に係る冷凍冷蔵庫
のシステム構成図である。この第３図において第１図と
同一番号を付したものは同一部分である。１は圧ｆｉｔ
３は＃幅器、７＆ＸｆｉＱ分１１６．８は高温蒸発器出
口ジ、９は約３℃の温度で冷蔵室を冷却する高温蒸発器
、１０は蒸発式凝縮器、１１は低温蒸発益用絞り、１２
は冷凍室を冷却する低温蒸発器を示す。

このように構成した冷凍システムの冷却作用について、
Ｗ、４図に示す非共沸混合冷媒の相平衡状態ン示す組成
対平衡ｆａ度線図を参照し″′Ｃ説明する。

ただし、第４図においてＰＱ及びＸＹ間の破線、及び実
線はそれぞれ気相線、液相線を表わしている。

圧縮機１から吐出された高圧高温ガス冷媒は、ＰＱ間の
破巌上の、４ａの状態で凝縮器３に流入する。ここで室
内空気で冷却され、その一部が凝縮した二相流となっ１
１点すの状態で流出する。二相流は気液弁１ｌＩＩ器７
によって高沸点成分の多い液冷媒（状ＤＣ）と低沸点成
分の多いガス冷媒（状１ｉｄ）とに分離する。分離さｎ
た液冷媒は１１１ｉ＠蒸発器用絞り８によって減圧され
、状態Ｃ′で高温蒸発器９に流入する。この沸点成分の
多い液冷媒は一部蒸発して冷蔵室（図示せず］を比較的
高い温度約３℃に冷却し、状態ｆとなって高温蒸発器８
を流出する。この冷媒は蒸発式凝縮器１０に送られ、気
液分離された高温の低沸点成分の多いガス冷媒と熱交換
し、＃発して状態ｆρ・らｆ′　となシ流出する。−万
、仁の蒸発式凝縮器１０において低沸点成分の多い冷媒
は凝縮して状Ｂｅの液冷媒となって流出する。この液冷
媒は低温蒸発器用絞り１１によって減圧さｎ％状態ｅ′
となって低温蒸発器１２に送られ、蒸発して冷凍室（図
示せず）を冷却して状態トとなって流出する。このガス
冷媒は蒸発式凝縮器１０を流出した高沸点成分の多いガ
ス冷媒と混合されて、状態ｇとなって圧縮機１に吸込ま
れてシステムな一循する。

このようにして、気液弁ｍ器７によって高沸点成分の多
いｇ冷媒と低沸点成分の多いガス冷媒に分離し、室温で
は凝縮しない低沸点成分の多いガス冷媒を高沸点成分の
多い冷媒の蒸発によって凝縮させるため、圧縮機吐出圧
力は低沸腐成分率の場合にくらべ低い圧力でよい。−万
、比較的高い温度に冷却する冷蔵室用の高温蒸発器では
高沸点成分の多い冷媒で冷却し、また、従来と一様の低
温に冷却する冷凍室用の低温蒸発器では低沸点成分の多
い冷媒で冷却するため、同じ蒸発圧力によって２つの異
なった温度に冷蔵呈、冷凍室が冷却される。したがって
、高沸点の冷媒単一で低温蒸発器における温度レベルで
蒸発させる従来の冷凍冷蔵庫の場合にくらべ、高い蒸発
圧力にすることができる。このことから、高沸点成分あ
るいは低沸点成分単一で冷蔵室及び冷ａｌ［呈を冷却す
る場合にくらべ、凝縮圧力と蒸発圧力との差、すなわち
圧縮機の圧縮比を小さくすることができる。したがって
、断熱圧縮仕事が低減し、圧縮機の体積効率も向上する
。また、圧縮機の吸込ガスにおける高沸点成分の比容積
が少さくなるため、シリンダ容積を従来にくらべ小さく
することができ、圧縮機の機械損失が低減できる０以上
から、圧縮機の入力を単一冷媒を用いた場合にくらべ低
減することができる。

次に、別の実施例に係る冷凍冷蔵庫を説明する。

第５図はその冷凍システムの構成図、第６図はその冷媒
の状態を示す組成対平衡温度線図である。

第５図及び第６図において第５図及び第７図と同番号、
同記号を付したものは同じもの、同じ状態を表わすもの
とし、説明を省略する。第５図において、１４は７Ｉｈ
温蒸発器９と蒸発式凝縮器１０との間に設けられた第２
気液分離缶、１５は圧力調整用の絞りである。第２気液
分離器１４は高温蒸発器９の出口に設けられ、蒸発した
ガスと未蒸発の液冷媒とく分離し、分離された液冷媒は
蒸発式凝縮器１０に送られ、ここで蒸発して、気液分離
器７よシ送られてくる低沸点成分の多いガス冷媒を冷却
し凝縮させる。ガス冷媒は、圧力１！！整用絞り１５に
よって蒸発式凝縮器１ｏにおける圧力損失分を補正して
圧縮機１の吸込口へ接続させる。

この時の冷媒の状態は第６図に示し、第２気液分離器１
４０入口における状態は状９ｆであハ気液分離され液部
（状１１１）とガス部（状Ｄｊ）に分けられる。液冷媒
は蒸発式凝縮器１ｏにょシ蒸発し、状ｇｉから状態にへ
と変化する。ガス冷媒は状！ｌｊのまま圧縮機１に吸込
まれる。このＬうにして高温蒸発器９出口において気液
分離することによハ蒸発式凝縮器１ｏにおける冷媒の液
比率が多くなることから圧力損失が減るとともに、熱伝
達率が向上する。したがって圧縮機吸込圧力を高くする
ととも（蒸発式凝縮器１ｏの形状を小さくすることがで
きる。

以上説明したように、本発明によれば、非共沸混合冷媒
を用いた２つの蒸発器を持つ冷凍システムを利用し、低
沸点冷媒を単一で用いた場合にくらべ、凝縮圧力を低く
することができ、高沸点冷媒を単一で用いた場合くくら
べ、蒸発圧力を高くすることができる。したがって圧縮
比が小さくなることから断熱圧縮仕事が減り圧縮機の体
積効率が向上する。

また、蒸発圧力を高くすることができることから、ｉｌ
！ｉ沸点成分の圧縮機吸込口での比容積が小さくなり、
このため圧縮機のりリング容量を小さくすることができ
１機械損失が減少する。

以上の理由から、圧縮機入力が低減するため、本発明に
おける冷凍システムが塔載され九冷凍冷厳庫の消費電力
は小さくなる。

また、第２の実施例で説明したように１高発器発器出口
において冷媒を気液分離する仁とによシ蒸発式凝縮器に
おける液比率が大きくなｐ、圧力損失が低減し、熱伝達
率が向上し、効率が向上するため消費電力の低減となる
。

さらに、低温用冷媒にさらに低沸点の冷媒な用いたり、
蒸発圧力を下げれば低温蒸発器における＠度をさらに下
げることができ、たとえば−５０℃程度の超低温の？１
１Ｎ室が形成できる。この場合も前述し几理由と同様に
、単一冷媒を用いた場合にくらべて、凝縮圧力を低くシ
、蒸発圧力を＾くすることができるため、消費電力を少
なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷凍冷蔵庫の？′４ｒ凍シスデシステム
図、第２図はそのモリエル線図、第３図は本発明の一実
施例による非共沸混合冷媒を用いた２温度蒸発冷凍冷蔵
庫の冷凍システムの系統図、第４図は本発明の冷凍シス
テムの冷媒状態を示す非共沸混合冷媒の組成対平衡温Ｊ
ｌ線図、第５図は本発明の他の実施例を示す系統図、第
６図はその冷凍システムの冷媒の状態を示す組成対平衡
ｆｆ１ｊｌｌＩ図である。 符号の説明 １・・・圧縮機、２・・・吐出管、３・・・凝縮機、４
・・・キャビラリチー−プ、５・・・蒸＠輪、６・・・
吸込管、７・・・気液分離益、８・・・高温蒸発器用絞
り、９・・・高温蒸発器、１０・・・蒸発式凝縮器、１
１・・・低温蒸発器用絞り、１２・・・低温蒸発器％　
１３・・・圧力調整用絞り、１４・・・第２気液分離器
。 ’ｊＩ　　図 り　２１！１ 才　３　囚 才４　図 人済乳へ的製友 ￥　５　図 ヤ　ｔＩ！Ｉ イｒ（４７に、べ分２１１友

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　圧縮機、凝縮機、高温蒸発器、高温蒸発器用絞り
   、低温蒸発器、低温蒸発器用数シを備え非共沸混合冷媒
   による冷凍システムを有する冷凍冷蔵庫において、凝縮
   器出口と高温蒸発用絞りとの間に気液分ｍ器が設けられ
   、当該気液分離器液部出口に前記１１！＋温蒸発器用絞
   シ並びに高温用蒸発器が順次接続配置され、さらに、２
   つの流路を有し、Ｆ’３部で千ｎらが熱交換する構造を
   持つ蒸発式凝縮器が設けられ、−万の入口が前記高温蒸
   発器出口に接続し、その出口は圧縮機吸込口に接続され
   、もう−万の入口が前記気液分離器気体部出口に接続さ
   れ、その出口が低温蒸発用数９．低ｆ１蒸発器、圧縮機
   吸込口と順次接続されていることを特徴とする冷凍冷蔵
   庫。