図面 (/)

技術 冷凍装置

出願人 松下電器産業株式会社
発明者 藤高章薬丸雄一澤井清渡邊幸男
出願日 1993年3月15日 (27年0ヶ月経過) 出願番号 1993-053392
公開日 1994年9月20日 (25年6ヶ月経過) 公開番号 1994-265228
状態 拒絶査定
技術分野 不可逆サイクルによる圧縮式冷凍機械
主要キーワード 貯溜器 対向流熱交換器 エクセルギー損失 二重管型熱交換器 プレートフィンチューブ型熱交換器 精留器 塔頂凝縮器 等温性
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年9月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

目的

非共沸混合冷媒を用いより効率よく冷凍機運転することを目的とする。

構成

非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置気液分離器、第3絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクル主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続し、前記第1蒸発器を前記第2蒸発器の風上に配置するものである。

概要

背景

近年、CFC及びHCFCフロン規制にともない冷凍装置代替冷媒として混合冷媒が注目をあびている。従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置として、以下のような装置が提案されている(例えば特開平3−13766号公報)。以下冷凍装置の一例について図面を参照しながら説明する。

図9は従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置の冷凍サイクル、図10はこの冷凍装置の熱交換器の全体構成の概略を示すものである。

図9において50は圧縮機、51は四方弁、52は室内熱交換器、53は絞り装置、54は室外熱交換器で、順次環状に接続されて主回路を構成している。図10において、冷媒内管55内を流れ、この外側に空気の通過する外管56を設け、外管56を通過する空気が下部で低温、上部で高温になるように鉛直方向に設置している。

以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作について説明する。圧縮機50で圧縮された高温高圧冷媒蒸気は、四方弁51を経て鉛直方向に設けられた室内熱交換器52で放熱し、凝縮液化する。その後、絞り装置53で減圧膨張されて低温低圧の冷媒となる。そして、鉛直方向に設けられた室外熱交換器54で吸熱して蒸発気化した後、低温低圧の冷媒蒸気となり、再び圧縮機50で圧縮され冷凍サイクルを繰り返す。この際、凝縮器では非共沸混合冷媒を上部から下部に流し、空気を下部から上部に流して熱交換対向流で行う。一方、蒸発器では非共沸混合冷媒を下部から上部に流し、空気を上部から下部に流して熱交換を対向流を行う。この時、非共沸混合冷媒は液冷媒から蒸気冷媒へ、また蒸気冷媒から液冷媒へ相変化する場合に温度が変化するという非等温性を有しているため、対向流熱交換器を用いると冷媒と冷却流体(空気)あるいは冷媒と加熱流体(空気)との温度差を均一に保つことができるため、熱交換によるエクセルギー損失を低減させてローレンツサイクルを実現し、効率の向上を図っている。

概要

非共沸混合冷媒を用いより効率よく冷凍機運転することを目的とする。

非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、気液分離器、第3絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続し、前記第1蒸発器を前記第2蒸発器の風上に配置するものである。

目的

本発明は上記従来例の課題を解決するもので、一般的な冷凍装置に使用されているプレートフィンチューブ型熱交換器を使用し、冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることにより、効率の向上を図ることを目的としたものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置気液分離器、第3絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクル主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続した冷凍装置

請求項2

非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、第1凝縮器、気液分離器、第1絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続した冷凍装置。

請求項3

非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、充填材の入った精留塔の低部、第3絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記精留塔の頂部と貯溜器塔頂冷却器を介して接続し、前記貯溜器低部と前記精留塔の頂部を接続して精留回路を構成し、前記貯溜器の低部に、第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続した冷凍装置。

請求項4

非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、複数種類冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置、第1絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記冷媒分離装置の透過冷媒側の出口と第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続した冷凍装置。

請求項5

非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記凝縮器の出口と第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続した冷凍装置。

請求項6

凝縮器と第1絞り装置を接続する配管磁石を接続した請求項5記載の冷凍装置。

請求項7

第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置した請求項1〜6のいずれかに記載の冷凍装置。

技術分野

0001

本発明は、非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、CFC及びHCFCフロン規制にともない冷凍装置の代替冷媒として混合冷媒が注目をあびている。従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置として、以下のような装置が提案されている(例えば特開平3−13766号公報)。以下冷凍装置の一例について図面を参照しながら説明する。

0003

図9は従来の非共沸混合冷媒を用いた冷凍装置の冷凍サイクル図10はこの冷凍装置の熱交換器の全体構成の概略を示すものである。

0004

図9において50は圧縮機、51は四方弁、52は室内熱交換器、53は絞り装置、54は室外熱交換器で、順次環状に接続されて主回路を構成している。図10において、冷媒内管55内を流れ、この外側に空気の通過する外管56を設け、外管56を通過する空気が下部で低温、上部で高温になるように鉛直方向に設置している。

0005

以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作について説明する。圧縮機50で圧縮された高温高圧冷媒蒸気は、四方弁51を経て鉛直方向に設けられた室内熱交換器52で放熱し、凝縮液化する。その後、絞り装置53で減圧膨張されて低温低圧の冷媒となる。そして、鉛直方向に設けられた室外熱交換器54で吸熱して蒸発気化した後、低温低圧の冷媒蒸気となり、再び圧縮機50で圧縮され冷凍サイクルを繰り返す。この際、凝縮器では非共沸混合冷媒を上部から下部に流し、空気を下部から上部に流して熱交換対向流で行う。一方、蒸発器では非共沸混合冷媒を下部から上部に流し、空気を上部から下部に流して熱交換を対向流を行う。この時、非共沸混合冷媒は液冷媒から蒸気冷媒へ、また蒸気冷媒から液冷媒へ相変化する場合に温度が変化するという非等温性を有しているため、対向流熱交換器を用いると冷媒と冷却流体(空気)あるいは冷媒と加熱流体(空気)との温度差を均一に保つことができるため、熱交換によるエクセルギー損失を低減させてローレンツサイクルを実現し、効率の向上を図っている。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら上記のような構成では、以下のような課題があった。

0007

熱交換器を鉛直方向に設置しなければならず、また、二重管型熱交換器ではプレートフィンチューブ型熱交換器と同程度の大きさでは伝熱面積を大きく取ることができないため装置が大型化する。

0008

本発明は上記従来例の課題を解決するもので、一般的な冷凍装置に使用されているプレートフィンチューブ型熱交換器を使用し、冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることにより、効率の向上を図ることを目的としたものである。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するために本発明の冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、気液分離器、第3絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続し、前記第1蒸発器を前記第2蒸発器の風上に配置するものである。

0010

また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、第1凝縮器、気液分離器、第1絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するものである。

0011

また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、精留塔の低部、第3絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記精留塔の頂部と貯溜器塔頂凝縮器を介して接続し、前記貯溜器低部と前記精留塔の頂部を接続して精留回路を構成し、前記貯溜器の低部に、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するものである。

0012

また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置、第1絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記冷媒分離装置の透過冷媒側の出口とプレートフィンチューブ型の第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するものである。

0013

また、本発明の他の冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記凝縮器の出口とプレートフィンチューブ型の第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続し、凝縮器と第1絞り装置を接続する配管磁石を接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するものである。

0014

本発明は上記構成により、次のような作用を有する。

0015

すなわち、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、凝縮器で放熱し、凝縮液化する。その後、第1絞り装置で減圧膨張されて中間圧気液二相の冷媒となり気液分離器に入る。非共沸混合冷媒の特性上、前記気液分離器により気液分離された液冷媒は高沸点成分濃度が高く、蒸気冷媒は低沸点成分濃度が高くなる。そして高沸点成分濃度の高い液冷媒は第3絞り装置により減圧膨張されて低温低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。また、低沸点成分濃度が高い冷媒蒸気は第2凝縮器により凝縮液化され、第2絞り装置により減圧膨張されて低温低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器で吸熱して蒸発気化する。この時、前記第1蒸発器出口と前記第2蒸発器出口は接続されているため、前記第1蒸発器を流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と前記第2蒸発器を流れる低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力になるが、同じ圧力では低沸点成分濃度が高い冷媒ほど蒸発温度は低くなるため、前記第1蒸発器の蒸発温度は前記第2蒸発器の蒸発温度より高くなる。従って、第1蒸発器は第2蒸発器の風上に配置されているため、蒸発器に流入する空気は、まず温度の高い第1蒸発器で冷却された後、温度の低い第2蒸発器で冷却されるため、疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることができ、効率の向上を図ることができる。

0016

また、第1凝縮器と第2凝縮器の間に気液分離器を設けたため、より乾き度の高い状態で冷媒を気液分離することができるため、より低沸点成分濃度の高い冷媒蒸気を分離でき、第1蒸発器と第2蒸発器の温度差を大きくできると共に、第3絞り装置を省略できるためより構成が簡単になる。

0017

また、精留塔を用い、熱交換、物質移動により精留作用をなし、貯溜器にはより低沸点成分濃度の高い冷媒が貯えられ、精留塔の下部からはより高沸点成分濃度の高い冷媒を得ることができるため、第1蒸発器と第2蒸発器の温度差をさらに大きくできる。

0018

また、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を用いることにより、冷媒を分離するために精留塔などの装置が不用で、より構成を簡単にできると共に、第1蒸発器と第2蒸発器の蒸発温度の差をより大きくできる。

0019

また、使用する冷媒の極性が異なれば、磁界により冷媒分離可能なことを利用し、凝縮器と第1絞り装置を接続する配管に磁石を接続するだけで冷媒分離でき、より構成を簡単にできると共に、第1蒸発器と第2蒸発器の蒸発温度の差をより大きくできる。

0020

以下、本発明の実施例について図面を参考に説明する。

0021

図1は本発明の冷凍装置の第1の実施例における冷凍サイクル図である。同図において1は圧縮機、2は第1凝縮器、3は第1絞り装置、8は気液分離器、9は第3絞り装置、4はプレートフィンチューブ型の第1蒸発器で環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、気液分離器8の蒸気側出口と第2凝縮器10、第2絞り装置5、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6を接続し、第2蒸発器6出口を第1蒸発器4出口に接続し、第1蒸発器4を第2蒸発器6の風上に配置している。7は送風機である。

0022

図2は非共沸混合冷媒の圧力一定の場合の理論的気液平衡関係を示す濃度−温度線図である。

0023

この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒濃度αの非共沸混合冷媒を用いた場合について説明する。圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第1凝縮器2で放熱し、凝縮液化する。その後、第1絞り装置3で減圧膨張されて中間圧Pmの気液二相の冷媒となり気液分離器8に入る。気液分離器8での状態を図2の濃度−温度線図により説明すると、低沸点冷媒濃度αの非共沸混合冷媒は気液分離された場合、飽和液線上の高沸点成分濃度の高い点Aの液冷媒と、飽和蒸気線上の低沸点成分濃度が高い点Bの蒸気冷媒に分離される。そして点Aの高沸点成分濃度の高い液冷媒は第3絞り装置9により減圧膨張されて低圧Plの冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器4で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。また、低沸点成分濃度が高い冷媒蒸気は第2凝縮器10により凝縮液化され、第2絞り装置5により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6で吸熱して蒸発気化する。この時、第1蒸発器4出口と第2蒸発器6出口は接続されているため、第1蒸発器4を流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と第2蒸発器6を流れる低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力Plになる。この状態を図2により説明すると、点Aの液冷媒は第3絞り装置9により減圧膨張されて点A’の状態になり、温度はTA’となる。また点Bの蒸気冷媒は第2凝縮器10により凝縮液化され、第2絞り装置5により減圧膨張されて点B’の状態になり、温度はTB’となる。この様に、同じ圧力では低沸点成分濃度が低い冷媒ほど温度は高くなるため、第1蒸発器4の蒸発温度は第2蒸発器6の蒸発温度より高くなる。従って、第1蒸発器4は第2蒸発器6の風上に配置されているため、送風機7により蒸発器に流入する空気は、まず温度TA’の第1蒸発器4で冷却された後、温度TB’の第2蒸発器6で冷却されるため、プレートフィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることができ、効率の向上を図ることができる。

0024

次に本発明の第2の実施例について図面を参照しながら説明する。図3は本発明の冷凍装置の第2の実施例における冷凍サイクル図である。

0025

同図において1は圧縮機、2は第1凝縮器、8は気液分離器、3は第1絞り装置、4はプレートフィンチューブ型の第1蒸発器で環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、気液分離器8の蒸気側出口と第2凝縮器10、第2絞り装置5、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6を接続し、第2蒸発器6出口を第1蒸発器4出口に接続し、第1蒸発器4を第2蒸発器6の風上に配置している。7は送風機である。

0026

図4は非共沸混合冷媒の圧力一定の場合の理論的な気液平衡関係を示す濃度−温度線図である。

0027

この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒濃度αの非共沸混合冷媒を用いた場合について説明する。圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第1凝縮器2で放熱し、冷媒の一部は凝縮液化し気液二相の冷媒となり気液分離器8に入る。ここで気液分離器8での状態を図4の濃度−温度線図により説明すると、低沸点冷媒濃度αの非共沸混合冷媒は気液分離された場合、飽和液線上の高沸点成分濃度の高い点Aの液冷媒と、飽和蒸気線上の低沸点成分濃度が高い点Bの蒸気冷媒に分離されるが、気液分離器8に流入する冷媒は、凝縮途中の気液二相の状態であるため、乾き度が大きくより多くの蒸気成分を分離できる。そして点Aの高沸点成分濃度の高い液冷媒は第1絞り装置3により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器4で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。また、低沸点成分濃度が高い冷媒蒸気は第2凝縮器10により凝縮液化され、第2絞り装置5により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6で吸熱して蒸発気化する。この時、第1蒸発器4出口と第2蒸発器6出口は接続されているため、第1蒸発器4を流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と第2蒸発器6を流れる低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。この状態は第1の実施例と同じであり、第1蒸発器4の蒸発温度は第2蒸発器6の蒸発温度より高くなる。従って、第1蒸発器4は第2蒸発器6の風上に配置されているため、送風機7により蒸発器に流入する空気は、まず温度TA’の第1蒸発器4で冷却された後、温度TB’の第2蒸発器6で冷却されるが、第2蒸発器6を流れる冷媒量は大きいため空気はより低温になる。従って、プレートフィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることができ、効率の向上を図ることができると共に第3絞り装置を省略できるためより構成が簡単になる。

0028

次に本発明の第3の実施例について図面を参照しながら説明する。図5は本発明の冷凍装置の第3の実施例における冷凍サイクル図である。

0029

同図において1は圧縮機、2は第1凝縮器、3は第1絞り装置、11は精留塔、9は第3絞り装置、4はプレートフィンチューブ型の第1蒸発器で環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、充填材12の入った精留塔11の頂部と貯溜器14を塔頂冷却器13を介して接続し、貯溜器14低部と精留塔11の頂部を接続して精留回路を構成し、貯溜器14の低部とプレートフィンチューブ型の第2蒸発器6を第2絞り装置5を介して接続し、第2蒸発器6出口を第1蒸発器4出口に接続し、第1蒸発器4を第2蒸発器6の風上に配置している。7は送風機である。

0030

図6は非共沸混合冷媒の圧力一定の場合の理論的な気液平衡関係を示す濃度−温度線図である。

0031

この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒濃度αの非共沸混合冷媒を用いた場合について説明する。圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第1凝縮器2で放熱し、凝縮液化する。その後、第1絞り装置3で減圧膨張されて中間圧の気液二相の冷媒となり精留塔11に入る。

0032

この気液二相冷媒の蒸気成分は精留塔11の中の充填材12のすきまを上昇し、上部出口より塔頂冷却器13へ入り冷却液化されて貯溜器14に入る。貯溜器14と精留塔11の戻り配管とはあらかじめ落差を設けてあり、その落差により貯溜器14から液冷媒の一部が再び精留塔11に戻され充填材12のすきまを下降し、途中上昇してくる蒸気と互いに気液接触を行い、熱交換、物質移動により精留作用をなし、貯溜器14には低沸点成分の多い冷媒が貯えられ、精留塔11の下部からは低沸点成分の少ない冷媒が主回路に流入する。

0033

精留塔11での状態を図6の濃度−温度線図により説明すると、低沸点冷媒濃度αの非共沸混合冷媒は精留塔11内で熱交換、物質移動により精留作用をなし、精留塔下部の高沸点成分濃度のより高い点Aの冷媒と、精留回路の貯溜器14内の低沸点成分濃度がより高い点Bの冷媒に分離される。

0034

そして点Aの高沸点成分濃度の高い冷媒は精留器11の下部より流出し第3絞り装置9により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器4で吸熱し蒸発気化して冷媒蒸気となる。また、低沸点成分濃度が高い冷媒は貯溜器14下部より流出し、第2絞り装置5により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6で吸熱して蒸発気化する。この時、第1蒸発器4出口と第2蒸発器6出口は接続されているため、第1蒸発器4を流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と第2蒸発器6を流れる低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。この状態は第1の実施例と同じであり、第1蒸発器4の蒸発温度は第2蒸発器6の蒸発温度より高くなる。従って、第1蒸発器4は第2蒸発器6の風上に配置されているため、送風機7により蒸発器に流入する空気は、まず温度TA’の第1蒸発器4で冷却された後、温度TB’の第2蒸発器6で冷却されるが、第2蒸発器6を流れる冷媒はより低沸点成分濃度が高いため温度TB’は低くなり、空気はより低温になる。従って、プレートフィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることができ、効率の向上を図ることができる。

0035

次に本発明の第4の実施例について図面を参照しながら説明する。図7は本発明の冷凍装置の第4の実施例における冷凍サイクル図である。

0036

同図において1は圧縮機、2は凝縮器、15は複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能膜16を有する冷媒分離装置、3は第1絞り装置、4はプレートフィンチューブ型の第1蒸発器で環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、冷媒分離装置の透過冷媒側出口と第2絞り装置5、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6を接続し、第2蒸発器6出口を第1蒸発器4出口に接続し、第1蒸発器4を第2蒸発器6の風上に配置している。7は送風機である。

0037

この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒にHFC32、高沸点冷媒にHFC134aを用いた非共沸混合冷媒の場合について説明する。圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第1凝縮器2で放熱し、凝縮液化し、冷媒分離装置15に流入する。ここで、高沸点冷媒HFC134aは機能膜16を透過しにくいため冷媒分離装置15の出口ではさらにHFC134a濃度が高くなる。そしてHFC134a濃度の高い液冷媒は第1絞り装置3により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器4で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。一方、機能膜16を透過しやすいHFC32は、透過側出口を通り第2絞り装置5により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6で吸熱して蒸発気化する。この時、第1蒸発器4出口と第2蒸発器6出口は接続されているため、第1蒸発器4を流れる高沸点冷媒HFC134a濃度の高い冷媒と第2蒸発器6を流れる低沸点冷媒HFC32濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。この状態は第1の実施例と同じであり、第1蒸発器4の蒸発温度は第2蒸発器6の蒸発温度より高くなる。従って、第1蒸発器4は第2蒸発器6の風上に配置されているため、送風機7により蒸発器に流入する空気は、まず第1蒸発器4で冷却された後、温度の低い第2蒸発器6で冷却される。従って、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を用いることにより、冷媒を分離するために精留塔などの装置が不用で、より構成は簡単になり、第1蒸発器と第2蒸発器の蒸発温度の差をより大きくし、プレートフィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけ、効率の向上を図ることができる。

0038

次に本発明の第5の実施例について図面を参照しながら説明する。図8は本発明の冷凍装置の第5の実施例における冷凍サイクル図である。

0039

同図において1は圧縮機、2は凝縮器、17は分岐管で一方の流路に磁石18が接続されている。3は第1絞り装置、4はプレートフィンチューブ型の第1蒸発器で環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、分岐管17に第2絞り装置5、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6を接続し、第2蒸発器6出口を第1蒸発器4出口に接続し、第1蒸発器4を第2蒸発器6の風上に配置している。7は送風機である。

0040

この冷凍サイクルにおいて、低沸点冷媒にHFC32、高沸点冷媒にHFC134aを用いた非共沸混合冷媒の場合について説明する。圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、第1凝縮器2で放熱し、凝縮液化し、分岐管17に流入する。ここで、高沸点冷媒HFC134aと低沸点成分のHFC32の分子構造を比較するとHFC134aは極性が大きく磁界により引き寄せられる。従って、磁石18の接続された流路のHFC134a濃度はさらに高くなる。そしてHFC134a濃度の高い液冷媒は第1絞り装置3により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器4で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。一方、磁石18により引き付けられにくいHFC32は、分岐管17を経て、第2絞り装置5により減圧膨張されて低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器6で吸熱して蒸発気化する。この時、第1蒸発器4出口と第2蒸発器6出口は接続されているため、第1蒸発器4を流れる高沸点冷媒HFC134a濃度の高い冷媒と第2蒸発器6を流れる低沸点冷媒HFC32濃度が高い冷媒は同じ圧力になる。この状態は第1の実施例と同じであり、第1蒸発器4の蒸発温度は第2蒸発器6の蒸発温度より高くなる。従って、第1蒸発器4は第2蒸発器6の風上に配置されているため、送風機7により蒸発器に流入する空気は、まず第1蒸発器4で冷却された後、温度の低い第2蒸発器6で冷却される。従って、磁石により冷媒の極性を利用して冷媒を分離するため、精留塔などの装置が不用で、より構成は簡単になり、第1蒸発器と第2蒸発器の蒸発温度の差を大きくし、プレートフィンチューブ型の蒸発器を用いても疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、装置を大型化せずに冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけ、効率の向上を図ることができる。

発明の効果

0041

上記実施例より明らかなように本発明の冷凍装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、気液分離器、第3絞り装置、第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続し、前記第1蒸発器を前記第2蒸発器の風上に配置するもので、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気は、凝縮器で放熱し、凝縮液化する。その後、第1絞り装置で減圧膨張されて中間圧の気液二相の冷媒となり気液分離器に入る。非共沸混合冷媒の特性上、前記気液分離器により気液分離された液冷媒は高沸点成分濃度が高く、蒸気冷媒は低沸点成分濃度が高くなる。そして高沸点成分濃度の高い液冷媒は第3絞り装置により減圧膨張されて低温低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器で吸熱して蒸発気化して冷媒蒸気となる。また、低沸点成分濃度が高い冷媒蒸気は第2凝縮器により凝縮液化され、第2絞り装置により減圧膨張されて低温低圧の冷媒となり、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器で吸熱して蒸発気化する。この時、前記第1蒸発器出口と前記第2蒸発器出口は接続されているため、前記第1蒸発器を流れる高沸点成分濃度の高い冷媒と前記第2蒸発器を流れる低沸点成分濃度が高い冷媒は同じ圧力になるが、同じ圧力では低沸点成分濃度が高い冷媒ほど蒸発温度は低くなるため、前記第1蒸発器の蒸発温度は前記第2蒸発器の蒸発温度より高くなる。従って、第1蒸発器は第2蒸発器の風上に配置されているため、蒸発器に流入する空気は、まず温度の高い第1蒸発器で冷却された後、温度の低い第2蒸発器で冷却されるため、疑似的な対向流熱交換器を実現できるため、冷凍サイクルをローレンツサイクルに近づけることができ、効率の向上を図ることができる。

0042

また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、第1凝縮器、気液分離器、第1絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記気液分離器の蒸気側出口と第2凝縮器、第2絞り装置、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器を接続し、前記第2蒸発器出口を前記第1蒸発器出口に接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するもので、より乾き度の高い状態で冷媒を気液分離することができるため、より低沸点成分濃度の高い冷媒蒸気を分離でき、第1蒸発器と第2蒸発器の温度差を大きくできると共に、第3絞り装置を省略できるためより構成が簡単になる。

0043

また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、精留塔の低部、第3絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記精留塔の頂部と貯溜器を塔頂凝縮器を介して接続し、前記貯溜器低部と前記精留塔の頂部を接続して精留回路を構成し、前記貯溜器の低部に、プレートフィンチューブ型の第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するもので、精留塔により、熱交換、物質移動して精留作用をなし、貯溜器にはより低沸点成分濃度の高い冷媒が貯えられ、精留塔の下部からはより高沸点成分濃度の高い冷媒を得ることができるため、第1蒸発器と第2蒸発器の温度差をさらに大きくできる。

0044

また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置、第1絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記冷媒分離装置の透過冷媒側の出口とプレートフィンチューブ型の第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するもので、複数種類の冷媒の内特定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置により、冷媒を分離するために精留塔などの装置が不用で、より構成を簡単にできると共に、第1蒸発器と第2蒸発器の蒸発温度の差をより大きくできる。

0045

また、非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、第1絞り装置、プレートフィンチューブ型の第1蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルの主回路を構成し、前記凝縮器の出口とプレートフィンチューブ型の第2蒸発器を第2絞り装置を介して接続し、前記第2蒸発器出口を第1蒸発器出口に接続し、凝縮器と第1絞り装置を接続する配管に磁石を接続し、第1蒸発器を第2蒸発器の風上に配置するもので、使用する冷媒の極性が異なれば、磁界により冷媒分離可能なことを利用し、凝縮器と第1絞り装置を接続する配管に磁石を接続するだけで冷媒分離でき、より構成を簡単にできると共に、第1蒸発器と第2蒸発器の蒸発温度の差をより大きくできると言う効果を奏する。

図面の簡単な説明

0046

図1本発明の第1の実施例における冷凍サイクル構成図
図2同特性図
図3本発明の第2の実施例における冷凍サイクル構成図
図4同特性図
図5本発明の第3の実施例における冷凍サイクル構成図
図6同特性図
図7本発明の第4の実施例における冷凍サイクル構成図
図8本発明の第5の実施例における冷凍サイクル構成図
図9従来の冷凍機における冷凍サイクル構成図
図10従来の冷凍機における熱交換器の概略構成

--

0047

1圧縮機
2 第1凝縮器
3 第1絞り装置
4 第1蒸発器
5 第2絞り装置
6 第2蒸発器
7送風機
8気液分離器
9 第3絞り装置
10 第2凝縮器
11精留塔
12充填材
13頂塔冷却器
14貯溜器
15冷媒分離装置
16機能膜
17 磁石

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ