JPWO2015140875A1 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Abstract
冷凍装置100は、HFO1123冷媒を含む冷媒を使用する冷凍装置100であって、第1圧縮機1と、中間熱交換器8と、第2圧縮機2と、凝縮器3と、サブクール熱交換器4と、膨張弁6と、蒸発器7とが順に接続された主冷媒回路と、サブクール熱交換器4と膨張弁6との間から分岐し、サブ膨張弁5を介して、中間熱交換器8と第2圧縮機2との間に接続されたバイパス冷媒回路10とを備える。The refrigeration apparatus 100 is a refrigeration apparatus 100 that uses a refrigerant including HFO1123 refrigerant, and includes a first compressor 1, an intermediate heat exchanger 8, a second compressor 2, a condenser 3, and a subcool heat exchanger. 4, the expansion valve 6, and the evaporator 7 are sequentially connected to the main refrigerant circuit, and between the subcool heat exchanger 4 and the expansion valve 6, and the intermediate heat exchanger is connected via the subexpansion valve 5. 8 and a bypass refrigerant circuit 10 connected between the second compressor 2.
Description
この発明は、冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus.
従来の冷凍装置としては、蒸発温度が−40℃以下となるような用途に使用されるものとして、例えば、以下の特許文献1に示すような二段圧縮式冷凍装置が知られている。従来の二段圧縮式冷凍装置では、一般的に、R22冷媒またはR404A冷媒が使用されていた。
As a conventional refrigeration apparatus, for example, a two-stage compression refrigeration apparatus shown in the following
しかしながら、R22冷媒およびR404A冷媒は、地球温暖化係数(GWP)が高いため、地球温暖化防止の観点から使用を控えることが望ましい。 However, since the R22 refrigerant and the R404A refrigerant have a high global warming potential (GWP), it is desirable to refrain from using them from the viewpoint of preventing global warming.
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸発温度が−40℃以下となるような用途での使用を実現し、且つ地球温暖化係数が低い冷媒を使用した冷凍装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a refrigerant that can be used in applications where the evaporation temperature is -40 ° C or lower and has a low global warming potential. The refrigeration apparatus used is obtained.
この発明に係る冷凍装置は、HFO1123冷媒を含む冷媒を使用する冷凍装置であって、第1圧縮機と、中間熱交換器と、第2圧縮機と、凝縮器と、サブクール熱交換器と、膨張弁と、蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、前記サブクール熱交換器と前記膨張弁との間から分岐し、サブ膨張弁を介して、前記中間熱交換器と前記第2圧縮機との間に接続されたバイパス冷媒回路とを備える。 The refrigeration apparatus according to the present invention is a refrigeration apparatus that uses a refrigerant including HFO1123 refrigerant, and includes a first compressor, an intermediate heat exchanger, a second compressor, a condenser, a subcool heat exchanger, A main refrigerant circuit in which an expansion valve and an evaporator are connected in sequence; a branch from between the subcool heat exchanger and the expansion valve; and the intermediate heat exchanger and the second compression through the subexpansion valve A bypass refrigerant circuit connected to the machine.
この発明によれば、蒸発温度が−40℃以下となるような用途での使用を実現し、且つ地球温暖化係数が低い冷媒を使用した冷凍装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a refrigeration apparatus that uses a refrigerant having a low global warming potential and that can be used in applications where the evaporation temperature is −40 ° C. or lower.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その大きさおよび配置は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified as appropriate. Further, the size and arrangement of the configurations shown in the drawings can be appropriately changed within the scope of the present invention.
実施の形態1.
この実施の形態に係る冷凍装置100は、図1に示すように、第1圧縮機1と、中間熱交換器8と、第2圧縮機2と、凝縮器3と、サブクール熱交換器4と、膨張弁6と、蒸発器7とが順に接続された主冷媒回路を有する。また、冷凍装置100は、サブクール熱交換器4と膨張弁6との間から分岐し、サブ膨張弁5を介して、中間熱交換器8と第2圧縮機2との間に接続されたバイパス冷媒回路10を有する。
As shown in FIG. 1, the
この実施の形態に係る冷凍装置100は、例えば、庫内温度が−40℃以下となるような超低温冷蔵庫に適用される。第1圧縮機1と第2圧縮機2とは、それぞれがケーシングに収容された別々の圧縮機であっても良く、または、第1圧縮機1と第2圧縮機2とが1つのケーシングに収容され一体的に形成された圧縮機であっても良い。
The
次に、図1および図2を用いて、冷凍装置100の動作について説明する。以下の説明において、高圧、中間圧または低圧とは、冷媒回路内における圧力の相対的な関係を表すものとする。温度についても同様であり、高温または低温とは、冷媒回路内における温度の相対的な関係を表す。
Next, operation | movement of the
第2圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒Eは、凝縮器3に流入する。凝縮器3では、凝縮器3内を流れる冷媒と凝縮器3の外側の凝縮側熱源との熱交換が行われる。熱交換が行われて凝縮器3から流出した冷媒Fは、サブクール熱交換器4にて冷却される。冷却されてサブクール熱交換器4から流出した冷媒Gは、膨張弁6へ流入する主冷媒とサブ膨張弁5へ流入する分岐冷媒とに分岐される。
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant E discharged from the second compressor 2 flows into the
膨張弁6に流入した主冷媒は、低圧に減圧される。低圧に減圧されて膨張弁6から流出した冷媒Jは、蒸発器7に流入する。蒸発器7では、蒸発器7内を流れる冷媒と蒸発器7の外側の蒸発側熱源との熱交換が行われる。熱交換が行われて蒸発器7から流出した冷媒Aは、第1圧縮機1に吸入されて圧縮される。第1圧縮機1から吐出された中間圧の冷媒Bは、中間熱交換器8にて冷却される。冷却されて中間熱交換器8から流出した冷媒Cは、バイパス冷媒回路10を通った冷媒Iと合流する。
The main refrigerant that has flowed into the
サブ膨張弁5に流入した分岐冷媒は、中間圧に減圧される。サブ膨張弁5で中間圧に減圧された冷媒Hは、サブクール熱交換器4にて、凝縮器3から流出した冷媒Fと熱交換が行われる。冷媒Fと熱交換を行ってサブクール熱交換器4から流出した冷媒Iは、中間熱交換器8にて冷却された冷媒Cと合流する。上記のように合流した冷媒Dは、第2圧縮機2に吸入されて圧縮される。
The branched refrigerant that has flowed into the
上記のように構成された冷凍装置100に使用される冷媒は、地球温暖化防止の観点から、地球温暖化係数(GWP)が低いものが好適である。さらに、この実施の形態に係る冷凍装置100は、蒸発温度が−40℃以下となる環境で使用されるため、沸点が低い冷媒が好適である。そこで、この実施の形態に係る冷凍装置100では、HFO1123冷媒を含む冷媒が使用される。
The refrigerant used in the
以下の表1に示すように、この実施の形態で使用されるHFO1123冷媒は、地球温暖化係数が0であり、且つ沸点が−51℃である。したがって、HFO1123冷媒は、地球温暖化係数が低く且つ沸点が低いため、蒸発温度が−40℃以下となる環境で使用される冷媒として好適である。 As shown in Table 1 below, the HFO1123 refrigerant used in this embodiment has a global warming potential of 0 and a boiling point of −51 ° C. Therefore, since the HFO1123 refrigerant has a low global warming potential and a low boiling point, it is suitable as a refrigerant used in an environment where the evaporation temperature is −40 ° C. or lower.
なお、R22冷媒およびR404A冷媒は、HFO1123冷媒と比較して沸点が高く、且つ、地球温暖化係数が高いため、この実施の形態に係る冷凍装置100への使用には適していない。
R32冷媒は、HFO1123冷媒と比較して沸点が低いものの、地球温暖化係数が高いため、この実施の形態に係る冷凍装置100への使用には適していない。
CO2冷媒は、三重点が−56.6℃にあり、−56.6℃以下では固体(ドライアイス)となるため、この実施の形態に係る冷凍装置100への使用には適していない。
HFO1234yf冷媒は、沸点が−29.4℃であるため、蒸発温度が−40℃以下となる環境での使用には適していない。Note that the R22 refrigerant and the R404A refrigerant have a higher boiling point and a higher global warming potential than the HFO1123 refrigerant, and thus are not suitable for use in the
Although the R32 refrigerant has a lower boiling point than the HFO1123 refrigerant, it has a high global warming potential, so it is not suitable for use in the
The CO2 refrigerant has a triple point of −56.6 ° C. and becomes solid (dry ice) at −56.6 ° C. or lower, and is not suitable for use in the
Since the HFO1234yf refrigerant has a boiling point of −29.4 ° C., it is not suitable for use in an environment where the evaporation temperature is −40 ° C. or lower.
HFO1123冷媒は、上記のように、地球温暖化係数が低く且つ沸点が低いため、蒸発温度が−40℃以下となる環境で使用される冷媒として好適である。しかしながら、HFO1123冷媒は、R32冷媒またはHFO1234yf冷媒と比較して、効率面ではまだ劣っており、且つHFO1123冷媒を単体で使用した場合には、不均化反応(自己分解反応)が発生する場合がある。そこで、この実施の形態では、HFO1123冷媒を他の冷媒と混合して使用する。 Since the HFO1123 refrigerant has a low global warming potential and a low boiling point as described above, it is suitable as a refrigerant used in an environment where the evaporation temperature is −40 ° C. or lower. However, the HFO1123 refrigerant is still inferior in efficiency compared with the R32 refrigerant or the HFO1234yf refrigerant, and when the HFO1123 refrigerant is used alone, a disproportionation reaction (self-decomposition reaction) may occur. is there. Therefore, in this embodiment, the HFO1123 refrigerant is used by mixing with other refrigerants.
この実施の形態では、例えば、HFO1123冷媒とR32冷媒とを混合した混合冷媒を使用する。R32冷媒は、表1に示すように、HFO1123冷媒よりも沸点が低い。したがって、表2および図3に示すように、R32冷媒の混合冷媒全体に占める混合割合(質量割合)を増やすことによって、沸点を低くすることができる。 In this embodiment, for example, a mixed refrigerant obtained by mixing HFO1123 refrigerant and R32 refrigerant is used. As shown in Table 1, the R32 refrigerant has a lower boiling point than the HFO1123 refrigerant. Therefore, as shown in Table 2 and FIG. 3, the boiling point can be lowered by increasing the mixing ratio (mass ratio) of the R32 refrigerant in the entire mixed refrigerant.
一方で、R32冷媒は、GWPが高いので、R32冷媒の混合割合を増やすと、表3および図4に示すように、GWPが高くなってしまう。例えば、この実施の形態では、混合冷媒のGWPを300以下にするので、R32冷媒の混合冷媒全体に占める質量割合は、43質量%以下である。また、不均化反応を発生させないように、R32冷媒の混合冷媒全体に占める質量割合を20質量%以上にする。したがって、HFO1123冷媒とR32冷媒との混合冷媒において、R32冷媒の混合冷媒全体に占める質量割合は、好適には、20質量%〜43質量%である。 On the other hand, since the R32 refrigerant has a high GWP, increasing the mixing ratio of the R32 refrigerant increases the GWP as shown in Table 3 and FIG. For example, in this embodiment, since the GWP of the mixed refrigerant is set to 300 or less, the mass ratio of the R32 refrigerant to the entire mixed refrigerant is 43 mass% or less. Further, the mass ratio of the R32 refrigerant to the entire mixed refrigerant is set to 20 mass% or more so as not to cause a disproportionation reaction. Therefore, in the mixed refrigerant of the HFO1123 refrigerant and the R32 refrigerant, the mass ratio of the R32 refrigerant to the whole mixed refrigerant is preferably 20% by mass to 43% by mass.
また、例えば、この実施の形態では、HFO1123冷媒とHFO1234yf冷媒とを混合した混合冷媒を使用する。HFO1234yf冷媒は、表1に示すように、HFO1123冷媒よりも沸点が高い。したがって、表4および図5に示すように、HFO1234yf冷媒の混合冷媒全体に占める混合割合を増やすことによって、沸点が高くなってしまう。例えば、この実施の形態では、混合冷媒の沸点を−40.8℃以下にするので、HFO1234yf冷媒の混合冷媒全体に占める質量割合は、49質量%以下である。なお、表5および図6に示すように、HFO1234yf冷媒は、GWPが0であるので、HFO1234yf冷媒の質量割合を多くしても、GWPは0である。 In addition, for example, in this embodiment, a mixed refrigerant obtained by mixing HFO1123 refrigerant and HFO1234yf refrigerant is used. As shown in Table 1, the HFO1234yf refrigerant has a boiling point higher than that of the HFO1123 refrigerant. Therefore, as shown in Table 4 and FIG. 5, increasing the mixing ratio of the HFO1234yf refrigerant in the entire mixed refrigerant increases the boiling point. For example, in this embodiment, since the boiling point of the mixed refrigerant is set to −40.8 ° C. or less, the mass ratio of the HFO1234yf refrigerant to the entire mixed refrigerant is 49% by mass or less. As shown in Table 5 and FIG. 6, the HFO1234yf refrigerant has a GWP of 0, so that the GWP is 0 even if the mass ratio of the HFO1234yf refrigerant is increased.
また、不均化反応を発生させないように、HFO1234yf冷媒の混合冷媒全体に占める質量割合を20質量%以上にする。したがって、HFO1123冷媒とHFO1234yf冷媒との混合冷媒において、HFO1234yf冷媒の混合冷媒全体に占める質量割合は、好適には、20%〜49%である。 Further, the mass ratio of the HFO1234yf refrigerant to the entire mixed refrigerant is set to 20 mass% or more so as not to cause a disproportionation reaction. Therefore, in the mixed refrigerant of the HFO1123 refrigerant and the HFO1234yf refrigerant, the mass ratio of the HFO1234yf refrigerant to the whole mixed refrigerant is preferably 20% to 49%.
上記のように、この実施の形態に係る冷凍装置100では、地球温暖化係数が低く且つ沸点が低いHFO1123冷媒を含む冷媒を使用している。したがって、この実施の形態に係る冷凍装置100は、蒸発温度が−40℃以下となるような用途に好適に適用することができ、且つ環境負荷が低減されている。
As described above, in the
さらに、この実施の形態では、第1圧縮機1と第2圧縮機2とを有し、第1圧縮機1と第2圧縮機2との間に中間熱交換器8が設置されており、しかも、サブクール熱交換器4と膨張弁6との間から分岐し、サブ膨張弁5を介して、中間熱交換器8と第2圧縮機2との間に接続されたバイパス冷媒回路10を有する構成である。
Furthermore, in this embodiment, it has the
したがって、この実施の形態では、第1圧縮機1から吐出される冷媒Bの温度および第2圧縮機2から吐出される冷媒Eの温度が高くなることを抑制することができる。
なぜなら、第1圧縮機1は高圧よりも低い中間圧まで冷媒を圧縮するものであるため、第1圧縮機1から吐出される冷媒Bの温度が高くなることが抑制されている。
また、第1圧縮機1から吐出された冷媒Bは、中間熱交換器8にて冷却される。そして、中間熱交換器8から流出した冷媒Cは、バイパス冷媒回路10を通った冷媒Iと合流してさらに冷却される。第2圧縮機2は、このように冷却された冷媒Dを吸入して圧縮するため、第2圧縮機2から吐出される冷媒Eの温度が高くなることが抑制されている。
上記のように、この実施の形態では、第1圧縮機1から吐出される冷媒Bの温度および第2圧縮機2から吐出される冷媒Eの温度が高くなることが抑制されているので、HFO1123冷媒を含む冷媒が、不均化反応を起こすおそれが抑制されている。
さらに、この実施の形態では、第1圧縮機1の吐出側ならびに第2圧縮機2の吸引側および吐出側で冷媒の温度が高くなることが抑制されているので、第1圧縮機1および第2圧縮機2の圧縮効率が向上されている。Therefore, in this embodiment, it can suppress that the temperature of the refrigerant | coolant B discharged from the
Because the
The refrigerant B discharged from the
As described above, in this embodiment, since the temperature of the refrigerant B discharged from the
Furthermore, in this embodiment, since the refrigerant temperature is suppressed from increasing on the discharge side of the
なお、好適には、第1圧縮機1および第2圧縮機2はインバータによって駆動される。例えば、第1圧縮機1から吐出される冷媒Bの温度が120℃以下になるように、第1圧縮機1および第2圧縮機2の回転数が制御される。このように、冷媒Bの温度が高くなりすぎないように、第1圧縮機1および第2圧縮機2の回転数を制御することによって、冷媒Bの温度が高くなって、第1圧縮機1および第2圧縮機2が故障することを防止することができる。
Preferably, the
この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、上記の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. That is, the configuration of the above embodiment may be improved as appropriate, or at least a part of the configuration may be replaced with another configuration. Further, the configuration requirements that are not particularly limited with respect to the arrangement are not limited to the arrangement disclosed in the embodiment, and can be arranged at a position where the function can be achieved.
例えば、上記の実施の形態では、HFO1123冷媒に、R32冷媒またはHFO1234yf冷媒を混合した例について説明したが、HFO1123冷媒に、R32冷媒およびHFO1234yf冷媒を混合しても良い。また、HFO1123冷媒に、R32冷媒およびHFO1234yf冷媒以外の他の冷媒を混合しても良い。 For example, in the above embodiment, an example in which the R32 refrigerant or the HFO1234yf refrigerant is mixed with the HFO1123 refrigerant has been described, but the RFO refrigerant and the HFO1234yf refrigerant may be mixed with the HFO1123 refrigerant. Further, the HFO1123 refrigerant may be mixed with other refrigerants other than the R32 refrigerant and the HFO1234yf refrigerant.
また、HFO1123冷媒を含む冷媒は、上記の実施の形態で説明した二段圧縮式冷媒回路のみならず、蒸発温度が−40℃以下となるような冷媒回路に好適に適用することができる。 In addition, the refrigerant including the HFO1123 refrigerant can be suitably applied not only to the two-stage compression refrigerant circuit described in the above embodiment, but also to a refrigerant circuit whose evaporation temperature is −40 ° C. or lower.
1 第1圧縮機、2 第2圧縮機、3 凝縮器、4 サブクール熱交換器、5 サブ膨張弁、6 膨張弁、7 蒸発器、8 中間熱交換器、10 バイパス冷媒回路、100 冷凍装置。
DESCRIPTION OF
この発明に係る冷凍装置は、HFO1123冷媒を含む混合冷媒を使用する冷凍装置であって、第1圧縮機と、中間熱交換器と、第2圧縮機と、凝縮器と、サブクール熱交換器と、膨張弁と、蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、前記サブクール熱交換器と前記膨張弁との間から分岐し、サブ膨張弁を介して、前記中間熱交換器と前記第2圧縮機との間に接続されたバイパス冷媒回路と、を備え、前記混合冷媒は、前記HFO1123冷媒とR32冷媒とを含み、前記R32冷媒の前記混合冷媒全体に占める質量割合が、20質量%〜43質量%である。 The refrigeration apparatus according to the present invention is a refrigeration apparatus that uses a mixed refrigerant containing HFO1123 refrigerant, and includes a first compressor, an intermediate heat exchanger, a second compressor, a condenser, and a subcool heat exchanger. A main refrigerant circuit in which an expansion valve and an evaporator are connected in sequence, a branch from between the subcool heat exchanger and the expansion valve, and the intermediate heat exchanger and the second through the subexpansion valve A bypass refrigerant circuit connected to a compressor , wherein the mixed refrigerant includes the HFO1123 refrigerant and the R32 refrigerant, and a mass ratio of the R32 refrigerant to the entire mixed refrigerant is 20% by mass to 43% by mass .
Claims (4)
第1圧縮機と、中間熱交換器と、第2圧縮機と、凝縮器と、サブクール熱交換器と、膨張弁と、蒸発器とが順に接続された主冷媒回路と、
前記サブクール熱交換器と前記膨張弁との間から分岐し、サブ膨張弁を介して、前記中間熱交換器と前記第2圧縮機との間に接続されたバイパス冷媒回路と、を備える冷凍装置。A refrigeration apparatus that uses refrigerant including HFO1123 refrigerant,
A main refrigerant circuit in which a first compressor, an intermediate heat exchanger, a second compressor, a condenser, a subcool heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected in order;
A refrigeration apparatus comprising: a bypass refrigerant circuit branched from between the subcool heat exchanger and the expansion valve and connected between the intermediate heat exchanger and the second compressor via the subexpansion valve .
前記R32冷媒の前記混合冷媒全体に占める質量割合が、20質量%〜43質量%である請求項2記載の冷凍装置。The mixed refrigerant is a mixed refrigerant of the HFO1123 refrigerant and the R32 refrigerant,
The refrigerating apparatus according to claim 2, wherein a mass ratio of the R32 refrigerant to the entire mixed refrigerant is 20 mass% to 43 mass%.
前記HFO1234yf冷媒の前記混合冷媒全体に占める質量割合が、20質量%〜49質量%である請求項2記載の冷凍装置。The mixed refrigerant is a mixed refrigerant of the HFO1123 refrigerant and the HFO1234yf refrigerant,
The refrigerating apparatus according to claim 2, wherein a mass ratio of the HFO1234yf refrigerant to the entire refrigerant mixture is 20 mass% to 49 mass%.
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WO2015140875A1 (en) | 2015-09-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170711 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180130 |