JP7579685B2 - Condensers and refrigerators - Google Patents
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Description
本開示は、凝縮器、凝縮器を備える冷凍機に関するものである。 This disclosure relates to a condenser and a refrigerator equipped with a condenser.
冷凍機は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを備える。冷凍機の冷凍サイクルは、圧縮機が冷媒を圧縮し、凝縮器が高温高圧の冷媒を熱交換させて凝縮し、膨張弁が凝縮された液冷媒を膨張させ、蒸発器が膨張された冷媒と被冷却媒体とを熱交換させて冷媒を蒸発させる。蒸発器は、例えば、冷凍庫内を冷却するために用いられる。 The refrigerator includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. In the refrigerator's refrigeration cycle, the compressor compresses the refrigerant, the condenser condenses the high-temperature, high-pressure refrigerant through heat exchange, the expansion valve expands the condensed liquid refrigerant, and the evaporator exchanges heat between the expanded refrigerant and a medium to be cooled to evaporate the refrigerant. The evaporator is used, for example, to cool the inside of a freezer.
冷凍機に使用される冷媒が低圧冷媒の場合、冷凍サイクルで特に低圧になる蒸発器は負圧になることから、冷媒に不凝縮ガス(空気)が混入する可能性がある。蒸発器に混入した不凝縮ガスは圧縮機を経由して凝縮器に滞留し、凝縮器における伝熱性能が低下し、冷凍機の性能が低下することになる。凝縮器は、圧縮機が圧縮した高温高圧の冷媒を凝縮することから、冷媒に不凝縮ガスが混入すると、熱交換器における伝熱性能が悪化し、冷凍機の性能が低下する。 When the refrigerant used in a refrigerator is a low-pressure refrigerant, the evaporator, which is at a particularly low pressure in the refrigeration cycle, becomes negative pressure, and this can lead to non-condensable gas (air) being mixed into the refrigerant. The non-condensable gas that has mixed into the evaporator passes through the compressor and accumulates in the condenser, reducing the heat transfer performance in the condenser and causing a decline in the performance of the refrigerator. The condenser condenses the high-temperature, high-pressure refrigerant compressed by the compressor, so if non-condensable gas is mixed into the refrigerant, the heat transfer performance in the heat exchanger deteriorates and the performance of the refrigerator declines.
このような課題を解決するものとして、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載された冷凍機は、蒸発器で冷媒に混入した不凝縮ガスが圧縮機を経て凝縮器に滞留することから、凝縮器に滞留する不凝縮ガスを含む冷媒の一部を抽気し、抽気した冷媒を冷却することで凝縮させ、冷媒から不凝縮ガスを分離するものである。 One solution to this problem is described in, for example, Patent Document 1 below. In the refrigerator described in Patent Document 1, non-condensable gas mixed into the refrigerant in the evaporator passes through the compressor and accumulates in the condenser, so the refrigerator extracts part of the refrigerant containing the non-condensable gas that accumulates in the condenser, cools the extracted refrigerant to condense it, and separates the non-condensable gas from the refrigerant.
上述した従来の冷凍機は、凝縮器に抽気装置システムを連結しており、装置の大型化および高コスト化を招いてしまうという課題がある。また、従来の冷凍機は、抽気装置システムにより凝縮器から冷媒の一部を抽気し、冷媒から不凝縮ガスを分離するものであるが、凝縮器に滞留する不凝縮ガスを全て分離することは困難である。そのため、冷媒を含んだ不凝縮ガスを排気してしまう。 The conventional chillers described above have an issue in that the condenser is connected to an air extraction device system, which leads to an increase in the size and cost of the device. Furthermore, conventional chillers use an air extraction device system to extract part of the refrigerant from the condenser and separate non-condensable gas from the refrigerant, but it is difficult to separate all of the non-condensable gas remaining in the condenser. As a result, the non-condensable gas containing the refrigerant is exhausted.
本開示は、上述した課題を解決するものであり、装置の大型化および高コスト化を抑制すると共に冷媒からの不凝縮ガスの分離性能の向上を図る凝縮器および冷凍機を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to solve the above-mentioned problems and provide a condenser and a refrigerator that prevent the device from becoming large and expensive, while improving the performance of separating non-condensable gas from the refrigerant.
上記の目的を達成するための本開示の凝縮器は、冷媒入口部および冷媒出口部を有するケーシングと、前記ケーシングの内部の冷媒を凝縮させる伝熱部と、前記ケーシングの内部の前記冷媒から不凝縮ガスを分離する分離フィルタと、を備える。 To achieve the above object, the condenser of the present disclosure comprises a casing having a refrigerant inlet portion and a refrigerant outlet portion, a heat transfer portion that condenses the refrigerant inside the casing, and a separation filter that separates non-condensable gas from the refrigerant inside the casing.
また、本開示の冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮させる前記凝縮器と、前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張機と、前記膨張機により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備える。 The refrigerator of the present disclosure also includes a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, an expander that expands the refrigerant condensed by the condenser, and an evaporator that evaporates the refrigerant expanded by the expander.
本開示の凝縮器および冷凍機によれば、装置の大型化および高コスト化を抑制することができると共に、冷媒からの不凝縮ガスの分離性能の向上を図ることができる。 The condenser and refrigerator disclosed herein can prevent the device from becoming too large and expensive, while improving the performance of separating non-condensable gas from the refrigerant.
以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Below, a preferred embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to these embodiments, and when there are multiple embodiments, the present disclosure also includes configurations that combine the various embodiments. Furthermore, the components in the embodiments include those that a person skilled in the art would easily imagine, those that are substantially the same, and those that are within the so-called equivalent range.
[第1実施形態]
<冷凍機の構成>
図1は、第1実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。
[First embodiment]
<Refrigerator configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a refrigerator according to a first embodiment.
第1実施形態において、図1に示すように、冷凍機10は、圧縮機11と、凝縮器12と、膨張弁(膨張機)13と、蒸発器14とを備える。なお、凝縮器12と膨張弁13との間にサブクーラ(熱交換器)を設けてもよい。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
圧縮機11は、単段圧縮機であって、例えば、電動機21により駆動する。なお、圧縮機11は、多段圧縮機であってもよい。圧縮機11は、冷媒経路31により凝縮器12に連結される。圧縮機11は、冷媒ガス(冷媒)を圧縮して高温高圧の冷媒ガス(冷媒)を生成する。凝縮器12は、伝熱部22を有する。伝熱部22は、例えば、冷却媒体が流れる経路である。凝縮器12は、冷媒経路32により膨張弁13に連結される。凝縮器12は、圧縮機11により圧縮された高温高圧の冷媒ガスを伝熱部22により冷却することで凝縮させて冷媒液(冷媒)を生成する。膨張弁13は、冷媒経路33により蒸発器14に連結される。膨張弁13は、凝縮器12により凝縮された冷媒液を減圧させることで膨張して低圧の冷媒液(冷媒)を生成する。蒸発器14は、冷媒経路34により圧縮機11に連結される。蒸発器14は、膨張弁13により減圧・膨張された低圧の冷媒液を蒸発して冷媒ガス(冷媒)を生成する。
The
<凝縮器の構成>
図2は、第1実施形態の凝縮器を表す概略図である。
<Condenser configuration>
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the condenser of the first embodiment.
第1実施形態において、図1および図2に示すように、凝縮器12は、ケーシング41と、伝熱部22と、分離フィルタ42とを備える。
In the first embodiment, as shown in Figures 1 and 2, the
ケーシング41は、中空の円柱形状をなす。ケーシング41は、円筒形状をなす外筒部41aと、円板形状をなして外筒部41aにおける軸方向の各端部に設けられる一対の端部41b,41cとを有する。ケーシング41は、外筒部41aの上部に冷媒入口部51が設けられ、外筒部41aの下部に冷媒出口部52が設けられる。ケーシング41は、冷媒入口部51に冷媒経路31が連結され、冷媒出口部52に冷媒経路32が連結される。伝熱部22は、前述したように、冷却媒体が流れる経路であり、ケーシング41の内部に配置されているが、図2では省略している。
The
分離フィルタ42は、ケーシング41の内部の冷媒ガスから不凝縮ガスを分離する。第1実施形態にて、分離フィルタ42は、ケーシング41の内部に配置される。分離フィルタ42は、矩形状をなす第1フィルタ42aと、略半円形状をなす第2フィルタ42bとを有する。第1フィルタ42aと第2フィルタ42bが直交するように連結され、L字形状をなす。第1フィルタ42aは、周囲がケーシング41における外筒部41aおよび端部41bの内面に固定され、第2フィルタ42bは、周囲がケーシング41における外筒部41aの内面に固定される。そのため、ケーシング41は、内部に分離フィルタ42が配置されることで、冷媒導入空間部R1と冷媒分離空間部R2とに区画される。冷媒導入空間部R1は、冷媒入口部51を介して冷媒経路31に連通すると共に、冷媒出口部52を介して冷媒経路32に連通する。一方、冷媒分離空間部R2は、一端部がケーシング41における端部41bに連結される排出経路53に連通する。排出経路53は、他端部が大気に開放される。
The
分離フィルタ42は、ナノ多孔質分離膜である。ナノ多孔質分離膜は、分離対象となる不凝縮ガスの分子の大きさに応じた孔径をナノスケールで制御し、不凝縮ガスのみが通過することで、冷媒ガスから不凝縮ガスを選択的に分離することができる。このような機能を有するナノ多孔質分離膜の材料としては、例えば、有機高分子系の芳香族ポリイミド、フッ素系ポリマー、シリカ系やゼオライト系のセラミックスがあるが、これらに限定されるものではない。
The
<冷凍機の冷凍サイクル>
冷凍機10による冷凍サイクルにて、図1に示すように、圧縮機11は、蒸発器14からの冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒ガスとする(圧縮行程)。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガスを凝縮させて冷媒液とする(凝縮行程)。膨張弁13は、凝縮された冷媒液を減圧・膨張させて低圧の冷媒液とする(膨張行程)。蒸発器14は、冷媒液を蒸発させて冷媒ガスを生成(蒸発行程)し、冷媒ガスが圧縮機11に供給される。
<Refrigeration cycle of refrigerator>
In the refrigeration cycle of the
ここで、冷媒として低圧冷媒(例えば、R1233zd(E))を使用する場合、蒸発器14で負圧となるため、冷媒に不凝縮ガス(空気)が混入するおそれがある。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガスを凝縮する熱交換器であり、冷媒ガスに不凝縮ガスが混入すると、伝熱性能が低下する。そのため、凝縮器12にて、冷媒ガスに混入した不凝縮ガスを分離して外部に排出する。
When using a low-pressure refrigerant (e.g., R1233zd(E)) as the refrigerant, negative pressure occurs in the
図2に示すように、不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、冷媒経路31から冷媒入口部51を介してケーシング41の冷媒導入空間部R1に導入される。ここで、冷媒導入空間部R1は、圧縮機11により圧縮された高温高圧の冷媒ガスが導入されるため、ケーシング41の外部の大気圧より高圧である。一方、冷媒分離空間部R2は、排出経路53により外部(大気)に連通するため、冷媒導入空間部R1より低圧である。また、冷媒ガスの分子より不凝縮ガス(空気)111の分子の方が小さい。そのため、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、不凝縮ガスだけが分離フィルタ42を通って冷媒分離空間部R2に流れる。すなわち、分離フィルタ42により冷媒ガスから不凝縮ガスが分離される。そして、冷媒ガスは、凝縮器12の内部で冷媒液に凝縮後、冷媒導入空間部R1から冷媒出口部52を介して冷媒経路32に排出される。一方、不凝縮ガスは、冷媒分離空間部R2から排出経路53を通って外部に排出される。
2, the refrigerant gas containing non-condensable gas is introduced from the
[第2実施形態]
図3は、第2実施形態の凝縮器を表す概略図である。なお、上述した第1実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second embodiment]
3 is a schematic diagram showing a condenser according to a second embodiment of the present invention, in which the same reference numerals are used to designate members having the same functions as those in the first embodiment described above, and detailed descriptions thereof will be omitted.
第2実施形態において、図3に示すように、凝縮器12Aは、ケーシング41と、伝熱部22(図1参照)と、分離フィルタ61とを備える。ケーシング41と伝熱部22は、第1実施形態と同様の構成であり、説明は省略する。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the
分離フィルタ61は、ケーシング41の内部の冷媒ガスから不凝縮ガスを分離する。第2実施形態にて、分離フィルタ61は、ケーシング41の外部に配置される。分離フィルタ61は、フィルタケーシング62と、フィルタ本体63とを有する。フィルタケーシング62は、中空円柱形状をなし、内部にフィルタ本体63が装着される。フィルタケーシング62は、内部にフィルタ本体63が配置されることで、冷媒導入空間部R1と冷媒分離空間部R2とに区画される。分離フィルタ61は、一端部が連結経路64によりケーシング41に連結され、連結経路64に開閉弁65が設けられる。また、分離フィルタ61は、一端部に排出経路66が連結され、排出経路66は、他端部が大気に開放される。そして、冷媒導入空間部R1は、連結経路64を介してケーシング41の内部に連通する。一方、冷媒分離空間部R2は、排出経路66を介して大気に開放される。なお、分離フィルタ61のフィルタ本体63は、ナノ多孔質分離膜である。
The
そのため、不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、冷媒経路31から冷媒入口部51を介してケーシング41の内部に導入される。そして、開閉弁65を開放すると、ケーシング41の不凝縮ガスを含む冷媒ガスが連結経路64を通って分離フィルタ61の冷媒導入空間部R1に導入される。ここで、ケーシング41の内部が高圧であることから、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、不凝縮ガスだけがフィルタ本体63を通って冷媒分離空間部R2に流れる。すなわち、分離フィルタ61により冷媒ガスから不凝縮ガスが分離される。そして、冷媒ガスは、ケーシング41の内部で凝縮して冷媒液となり、冷媒出口部52を介して冷媒経路32に排出される。一方、不凝縮ガスは、冷媒分離空間部R2から排出経路66を通って外部に排出される。
Therefore, the refrigerant gas containing the non-condensable gas is introduced into the inside of the
[第3実施形態]
図4は、第3実施形態の凝縮器を表す概略図である。なお、上述した第2実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Third embodiment]
4 is a schematic diagram showing a condenser according to a third embodiment. Note that members having the same functions as those in the second embodiment described above are given the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
第3実施形態において、図4に示すように、凝縮器12Bは、ケーシング41と、伝熱部22(図1参照)と、分離フィルタ71とを備える。ケーシング41と伝熱部22は、第1実施形態と同様の構成であり、説明は省略する。
In the third embodiment, as shown in FIG. 4, the
分離フィルタ71は、ケーシング41の内部の冷媒ガスから不凝縮ガスを分離する。第3実施形態にて、分離フィルタ71は、ケーシング41の内部に配置される。分離フィルタ71は、中空形状をなす。ケーシング41は、内部に分離フィルタ71が配置されることで、冷媒導入空間部R1と冷媒分離空間部(貯留部)R2とに区画される。分離フィルタ71は、排出経路72の一端部が連結される。排出経路72は、ケーシング41の端部41bを貫通し、一端部が分離フィルタ71に連結され、他端部が大気に開放される。排出経路72は、開閉弁73が設けられる。そして、冷媒導入空間部R1は、図示しないが、冷媒入口部および冷媒出口部に連通する。一方、冷媒分離空間部R2は、排出経路72を介して大気に開放される。なお、分離フィルタ71は、ナノ多孔質分離膜である。
The
また、冷媒分離空間部R2の圧力を計測する圧力計測部74が設けられる。圧力計測部74は、排出経路72に設けられ、排出経路72の内部流路を介して冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力を計測する。圧力計測部74が計測した圧力に応じて開閉弁73を開閉制御する制御装置75が設けられる。制御装置75は、圧力計測部74が計測した圧力が予め設定された上限圧力以上になると開閉弁73を開放する。
Also provided is a
そのため、不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、冷媒入口部からケーシング41の内部に導入される。ここで、ケーシング41の内部が高圧であることから、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、不凝縮ガスだけが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れる。すなわち、分離フィルタ71により冷媒ガスから不凝縮ガスが分離される。また、不凝縮ガスが分離された冷媒ガスは、ケーシング41の内部で凝縮して冷媒液となり、冷媒出口部52を介して冷媒経路32に排出される。
Therefore, the refrigerant gas containing non-condensable gas is introduced into the inside of the
このとき、圧力計測部74は、排出経路72の内部流路を介して冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力を計測し、計測結果を制御装置75に出力している。制御装置75は、圧力計測部74が計測した圧力が上限圧力より低いと、開閉弁73を閉止する。すると、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れ続け、冷媒分離空間部R2の圧力が上昇する。そして、制御装置75は、圧力計測部74が計測した冷媒分離空間部R2の圧力が上限圧力以上になると、開閉弁73を開放する。すると、冷媒分離空間部R2の不凝縮ガスが排出経路72を通って外部に排出される。そして、冷媒分離空間部R2の圧力が低下して下限圧力に到達すると、制御装置75は、開閉弁73を閉止する。
At this time, the
[第4実施形態]
図5は、第4実施形態の凝縮器を表す概略図である。なお、上述した第3実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Fourth embodiment]
5 is a schematic diagram showing a condenser according to a fourth embodiment. Note that members having the same functions as those in the third embodiment described above are given the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
第4実施形態において、図5に示すように、凝縮器12Cは、ケーシング41と、伝熱部22(図1参照)と、分離フィルタ71とを備える。ケーシング41と伝熱部22と分離フィルタ71は、第3実施形態と同様の構成であり、説明は省略する。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, the
分離フィルタ71は、ケーシング41の内部の冷媒ガスから不凝縮ガスを分離する。ケーシング41は、内部に分離フィルタ71が配置されることで、冷媒導入空間部R1と冷媒分離空間部(貯留部)R2とに区画される。排出経路72は、ケーシング41の端部41bを貫通し、一端部が分離フィルタ71に連結され、他端部が大気に開放される。排出経路72は、開閉弁73が設けられる。
The
また、冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度を計測する濃度計測部が設けられる。濃度計測部は、温度計測部76と、圧力計測部77とを有する。温度計測部76は、冷媒導入空間部R1の温度、つまり、ケーシング41の内部に導入される不凝縮ガスを含む冷媒ガスの温度を計測する。圧力計測部77は、冷媒導入空間部R1の圧力、つまり、ケーシング41の内部に導入される不凝縮ガスを含む冷媒ガスの圧力を計測する。温度計測部76と圧力計測部77が計測した温度と圧力に応じて開閉弁73を開閉制御する制御装置75が設けられる。
In addition, a concentration measuring unit is provided that measures the concentration of non-condensable gas in the refrigerant introduction space R1. The concentration measuring unit has a
すなわち、制御装置75は、圧力計測部77が計測した冷媒導入空間部R1の圧力を換算して飽和温度を算出し、算出した飽和温度と温度計測部76が計測した冷媒導入空間部R1の温度との偏差に基づいて冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度を求める。制御装置75は、冷媒導入空間部R1における飽和温度と温度との偏差が予め設定された所定値以上になったら、つまり、冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度が予め設定された上限濃度以上になると開閉弁73を開放する。
That is, the
そのため、不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、冷媒入口部からケーシング41の内部に導入される。ここで、ケーシング41の内部が高圧であることから、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、不凝縮ガスだけが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れる。すなわち、分離フィルタ71により冷媒ガスから不凝縮ガスが分離される。また、不凝縮ガスが分離された冷媒ガスは、ケーシング41の内部で凝縮して冷媒液となり、冷媒出口部52を介して冷媒経路32に排出される。
Therefore, the refrigerant gas containing non-condensable gas is introduced into the inside of the
このとき、温度計測部76は、冷媒導入空間部R1の温度を計測し、圧力計測部77は、冷媒導入空間部R1の圧力を計測し、計測結果を制御装置75に出力している。制御装置75は、圧力計測部77が計測した圧力に基づいて飽和温度を算出し、算出した飽和温度と温度計測部76が計測した温度との偏差に基づいて不凝縮ガスの濃度を求める。制御装置75は、冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度が上限濃度より低いと、開閉弁73を閉止する。すると、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れ続け、冷媒分離空間部R2の圧力が上昇する。そして、冷媒分離空間部R2の圧力が上昇すると、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れにくくなり、冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度が上昇する。そして、制御装置75は、冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度が上限濃度以上になると、開閉弁73を開放する。すると、冷媒分離空間部R2の不凝縮ガスが排出経路72を通って外部に排出される。そして、冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度が低下して下限濃度に到達すると、制御装置75は、開閉弁73を閉止する。
At this time, the
[第5実施形態]
図6は、第5実施形態の凝縮器を表す概略図、図7は、凝縮器の作動制御を表すタイムチャートである。なお、上述した第3実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Fifth embodiment]
Fig. 6 is a schematic diagram showing a condenser of the fifth embodiment, and Fig. 7 is a time chart showing the operation control of the condenser. Note that members having the same functions as those in the third embodiment described above are given the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
第5実施形態において、図6に示すように、凝縮器12Dは、ケーシング41と、伝熱部22(図1参照)と、分離フィルタ71とを備える。ケーシング41と伝熱部22と分離フィルタ71は、第3実施形態と同様の構成であり、説明は省略する。
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, the
分離フィルタ71は、ケーシング41の内部の冷媒ガスから不凝縮ガスを分離する。ケーシング41は、内部に分離フィルタ71が配置されることで、冷媒導入空間部R1と冷媒分離空間部(貯留部)R2とに区画される。排出経路72は、ケーシング41の端部41bを貫通し、一端部が分離フィルタ71に連結され、他端部が大気に開放される。排出経路72は、開閉弁73と、排気ポンプ81と、開閉弁82とが設けられる。排出経路72における不凝縮ガスの排出方向(図6の左方)に沿って開閉弁73、排気ポンプ81、開閉弁82が順に配置される。
The
また、冷媒分離空間部R2の圧力を計測する圧力計測部74が設けられる。圧力計測部74は、排出経路72に設けられ、排出経路72の内部流路を介して冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力を計測する。圧力計測部74が計測した圧力に応じて開閉弁73と開閉弁82を開閉制御すると共に、排気ポンプ81を駆動制御する制御装置75が設けられる。制御装置75は、圧力計測部74が計測した圧力が予め設定された上限圧力以上になると開閉弁73と開閉弁82を開閉すると共に、排気ポンプ81を駆動する。
Further, a
そのため、不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、冷媒入口部からケーシング41の内部に導入される。ここで、ケーシング41の内部が高圧であることから、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、不凝縮ガスだけが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れる。すなわち、分離フィルタ71により冷媒ガスから不凝縮ガスが分離される。また、不凝縮ガスが分離された冷媒ガスは、ケーシング41の内部で凝縮して冷媒液となり、冷媒出口部52を介して冷媒経路32に排出される。
Therefore, the refrigerant gas containing non-condensable gas is introduced into the inside of the
このとき、圧力計測部74は、排出経路72の内部流路を介して冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力を計測し、計測結果を制御装置75に出力している。制御装置75は、圧力計測部74が計測した圧力が上限圧力より低いと、開閉弁73と開閉弁82を閉止すると共に、排気ポンプ81の駆動を停止する。すると、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れ続け、冷媒分離空間部R2の圧力が上昇する。そして、制御装置75は、圧力計測部74が計測した冷媒分離空間部R2の圧力が上限圧力以上になると、開閉弁73と開閉弁82を開放すると共に、排気ポンプ81を駆動する。すると、冷媒分離空間部R2の不凝縮ガスが排出経路72を通って外部に排出される。そして、冷媒分離空間部R2の圧力が低下して下限圧力に到達する、制御装置75は、開閉弁73と開閉弁82を閉止すると共に、排気ポンプ81の駆動を停止する。
At this time, the
すなわち、図7に示すように、時間t1にて、圧力計測部74が計測した冷媒分離空間部R2の圧力が上限圧力P1以上になると、開閉弁73と開閉弁82を開放すると共に、排気ポンプ81を駆動する。すると、冷媒分離空間部R2の不凝縮ガスが排出経路72を通って外部に排出され冷媒分離空間部R2の圧力が低下する。時間t2にて、圧力計測部74が計測した冷媒分離空間部R2の圧力が下限圧力P2に到達すると、制御装置75は、開閉弁73と開閉弁82を閉止すると共に、排気ポンプ81の駆動を停止する。同様に、時間t3にて、冷媒分離空間部R2の圧力が上限圧力P1以上になると、開閉弁73と開閉弁82を開放すると共に、排気ポンプ81を駆動する。すると、冷媒分離空間部R2の不凝縮ガスが排出経路72を通って外部に排出され冷媒分離空間部R2の圧力が低下する。時間t4にて、冷媒分離空間部R2の圧力が下限圧力P2に到達すると、制御装置75は、開閉弁73と開閉弁82を閉止すると共に、排気ポンプ81の駆動を停止する。ここで、期間T1,T3が不凝縮ガスの排出期間であり、期間T2が不凝縮ガスの滞留期間である。
That is, as shown in Fig. 7, when the pressure in the refrigerant separation space R2 measured by the
なお、第5実施形態にて、制御装置75は、圧力計測部74が計測した冷媒分離空間部R2の圧力に基づいて開閉弁73と開閉弁82の開閉制御と排気ポンプ81の駆動制御を行ったが、この構成に限定されるものではない。例えば、第4実施形態のように、制御装置75は、濃度計測部が計測した冷媒導入空間部R1における不凝縮ガスの濃度に基づいて開閉弁73と開閉弁82の開閉制御と排気ポンプ81の駆動制御を行ってもよい。
In the fifth embodiment, the
[第6実施形態]
図8は、第6実施形態の凝縮器を表す概略構成図である。なお、上述した第3実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
Sixth Embodiment
8 is a schematic diagram showing a condenser according to a sixth embodiment of the present invention. Note that members having the same functions as those in the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
第6実施形態において、図8に示すように、凝縮器12Eは、ケーシング41と、伝熱部22(図1参照)と、分離フィルタ71とを備える。ケーシング41と伝熱部22と分離フィルタ71は、第3実施形態と同様の構成であり、説明は省略する。
In the sixth embodiment, as shown in FIG. 8, the
分離フィルタ71は、ケーシング41の内部の冷媒ガスから不凝縮ガスを分離する。ケーシング41は、内部に分離フィルタ71が配置されることで、冷媒導入空間部R1と冷媒分離空間部(貯留部)R2とに区画される。排出経路72は、ケーシング41の端部41bを貫通し、一端部が分離フィルタ71に連結され、他端部に安全弁91が設けられる。安全弁91は、冷媒分離空間部R2の圧力が予め設定された上限圧力以上になると開放される。
The
安全弁91は、シリンダ部92と、ピストン93と、圧縮ばね94とを有する。シリンダ部92は、中空円柱形状をなす。シリンダ部92は、長手方向の一端部に排出経路72の他端部が連結され、他端部に大気への開口部95が形成される。シリンダ部92は、長手方向の中間部における内部にリング形状をなすストッパ部96が固定される。ピストン93は、シリンダ部92の内部で、開口部95とストッパ部96との間にシリンダ部92の長手方向に移動自在に支持される。圧縮ばね94は、シリンダ部92の内部で、開口部95側の端部とピストン93との間に配置される。圧縮ばね94は、ピストン93がストッパ部96に当接する方向に付勢力を付与する。シリンダ部92は、ピストン93およびストッパ部96により内部が第1空間R11と第2空間R12とに区画される。
The
そのため、不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、冷媒入口部からケーシング41の内部に導入される。ここで、ケーシング41の内部が高圧であることから、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスを含む冷媒ガスは、不凝縮ガスだけが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れる。すなわち、分離フィルタ71により冷媒ガスから不凝縮ガスが分離される。また、不凝縮ガスが分離された冷媒ガスは、ケーシング41の内部で凝縮して冷媒液となり、冷媒出口部52を介して冷媒経路32に排出される。
Therefore, the refrigerant gas containing non-condensable gas is introduced into the inside of the
このとき、冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力が排出経路72を介して第1空間R11が作用し、ピストン93を圧縮ばね94の付勢力に抗して押圧している。しかし、冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力が上限圧力より低いと、ピストン93がストッパ部96に当接し、第1空間R11と第2空間R12が連通しない。すると、冷媒導入空間部R1の不凝縮ガスが分離フィルタ71を通って冷媒分離空間部R2に流れ続け、冷媒分離空間部R2の圧力が上昇する。そして、冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力が上限圧力以上になると、ピストン93の押圧力が圧縮ばね94の付勢力より大きくなり、ピストン93が移動して第1空間R11と第2空間R12を連通する。すると、冷媒分離空間部R2の不凝縮ガスが排出経路72からピストン93の第1空間R11および第2空間R12を通って開口部95から外部に排出される。そして、冷媒分離空間部R2の圧力が低下すると、冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力が上限圧力より低くなり、ピストン93の押圧力が圧縮ばね94の付勢力より小さくなり、ピストン93がストッパ部96に当接し、第1空間R11と第2空間R12との連通が閉塞される。
At this time, the pressure of the non-condensable gas in the refrigerant separation space R2 acts on the first space R11 through the
[本実施形態の作用効果]
凝縮器は、冷媒入口部51および冷媒出口部52を有するケーシング41と、ケーシング41の内部の冷媒ガスを凝縮させる伝熱部22と、ケーシング41の内部の冷媒ガスから不凝縮ガスを分離する分離フィルタ42,61,71とを備える。
[Effects of this embodiment]
The condenser comprises a
第1の態様に係る凝縮器は、不凝縮ガスを含む冷媒ガスが導入されるケーシング41の内部に分離フィルタ42を配置することから、冷媒ガスに含まれる不凝縮ガスが分離フィルタ42を通って分離されることとなる。そのため、凝縮器とは別に、凝縮器から冷媒ガスを抽気して冷却することで不凝縮ガスを分離する装置が不要となり、装置の大型化および高コスト化を抑制することができる。また、冷媒ガスから不凝縮ガスだけを分離して排出することから、冷媒ガスを排出することはなく、冷媒からの不凝縮ガスの分離性能の向上を図ることができる。
The condenser according to the first aspect has a
第1の態様に係る凝縮器は、分離フィルタ42は、ケーシング41の内部に配置される。これにより、ケーシング41の外部に別途装置を配置する必要がなく、装置の簡素化を図ることができる。
In the condenser according to the first aspect, the
第2の態様に係る凝縮器は、分離フィルタ61は、ケーシング41の外部に配置され、ケーシング41と分離フィルタ61との間に連結経路64が設けられる。これにより、ケーシング41の内部に別途装置を配置する必要がなく、ケーシング41や伝熱部22の簡素化を図ることができる。
In the condenser according to the second aspect, the
第3の態様に係る凝縮器は、分離フィルタ71により冷媒ガスから分離した不凝縮ガスを貯留する冷媒分離空間部(貯留部)R2と、冷媒分離空間部R2に貯留された不凝縮ガスを排出する排出経路72と、排出経路72に設けられる開閉弁73と、冷媒分離空間部R2の圧力を計測する圧力計測部74と、圧力計測部74が計測した圧力が予め設定された上限圧力以上になると開閉弁73を開放する制御装置75とを有する。これにより、冷媒ガスから分離フィルタ71により冷媒分離空間部R2に分離した不凝縮ガスを効率よく排出することができる。
The condenser according to the third aspect includes a refrigerant separation space portion (storage portion) R2 that stores non-condensable gas separated from the refrigerant gas by the
第4の態様に係る凝縮器は、分離フィルタ71により冷媒ガスから分離した不凝縮ガスを貯留する冷媒分離空間部(貯留部)R2と、冷媒分離空間部R2に貯留された不凝縮ガスを排出する排出経路72と、排出経路72に設けられる開閉弁73と、冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの濃度を計測する濃度計測部としての温度計測部76および圧力計測部77と、濃度計測部が計測した濃度が予め設定された上限濃度以上になると開閉弁73を開放する制御装置75とを有する。これにより、冷媒ガスから分離フィルタ71により冷媒分離空間部R2に分離した不凝縮ガスを効率よく排出することができる。
The condenser according to the fourth aspect has a refrigerant separation space (storage section) R2 that stores non-condensable gas separated from the refrigerant gas by the
第5の態様に係る凝縮器は、分離フィルタ71により冷媒ガスから分離した不凝縮ガスを貯留する冷媒分離空間部(貯留部)R2と、冷媒分離空間部R2に貯留された不凝縮ガスを排出する排出経路72と、排出経路72に設けられる排気ポンプ81と、冷媒分離空間部R2における不凝縮ガスの圧力を計測する圧力計測部74と、圧力計測部74が計測した圧力が予め設定された上限圧力以上になると排気ポンプ81を駆動する制御装置75とを有する。これにより、冷媒ガスから分離フィルタ71により冷媒分離空間部R2に分離した不凝縮ガスを排気ポンプ81により積極的に効率よく排出することができる。
The condenser according to the fifth aspect includes a refrigerant separation space (storage section) R2 that stores non-condensable gas separated from the refrigerant gas by the
第6の態様に係る凝縮器は、分離フィルタ71により冷媒ガスから分離した不凝縮ガスを貯留する冷媒分離空間部(貯留部)R2と、冷媒分離空間部R2に貯留された不凝縮ガスを排出する排出経路72と、排出経路72に設けられて冷媒分離空間部R2の圧力が予め設定された上限圧力以上になると開放する安全弁91とを有する。これにより、簡単な構成により冷媒ガスから分離フィルタ71により冷媒分離空間部R2に分離した不凝縮ガスを効率よく排出することができる。
The condenser according to the sixth aspect has a refrigerant separation space portion (storage portion) R2 that stores the non-condensable gas separated from the refrigerant gas by the
冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機11と、圧縮機11により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器12と、凝縮器12により凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁(膨張機)13と、膨張弁13で膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器14とを備える。これにより、凝縮器12の大型化および高コスト化を抑制することができると共に、冷媒からの不凝縮ガスの分離性能の向上を図ることができる。
The refrigerator includes a
なお、上述した実施形態では、冷凍機10を圧縮機11と凝縮器12,12A,12B,12C,12D,12Eと膨張弁13と蒸発器14とから構成したが、この構成に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the
10 冷凍機
11 圧縮機
12,12A,12B,12C,12D,12E 凝縮器
13 膨張弁
14 蒸発器
21 電動機
22 伝熱部
31,32,33,34 冷媒経路
41 ケーシング
41a 外筒部
41b,41c 端部
42,61,71 分離フィルタ
42a 第1フィルタ
42b 第2フィルタ
51 冷媒入口部
52 冷媒出口部
53,66,72 排出経路
62 フィルタケーシング
63 フィルタ本体
64 連結経路
65,73,82 開閉弁
74,77 圧力計測部
75 制御装置
76 温度計測部
81 排気ポンプ
91 安全弁
92 シリンダ部
93 ピストン
94 圧縮ばね
95 開口部
96 ストッパ部
R1 冷媒導入空間部
R2 冷媒分離空間部
R11 第1空間
R12 第2空間
75
Claims (5)
前記ケーシングの内部の冷媒を凝縮させる伝熱部と、
前記ケーシングの内部の前記冷媒から不凝縮ガスを分離する分離フィルタと、
を備え、
前記分離フィルタにより前記冷媒から分離した前記不凝縮ガスを貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された前記不凝縮ガスを排出する排出経路と、前記排出経路に設けられる開閉弁と、前記貯留部における前記不凝縮ガスの濃度を計測する濃度計測部と、前記濃度計測部が計測した前記濃度が予め設定された上限濃度以上になると前記開閉弁を開放する制御装置と、を有する、
凝縮器。 a casing having a refrigerant inlet and a refrigerant outlet;
A heat transfer section that condenses a refrigerant inside the casing;
a separation filter that separates non-condensable gas from the refrigerant inside the casing;
Equipped with
the non-condensable gas separating unit separates the non-condensable gas from the refrigerant by the separation filter; a discharge path for discharging the non-condensable gas stored in the storage unit; an on-off valve provided in the discharge path; a concentration measuring unit for measuring a concentration of the non-condensable gas in the storage unit; and a control device for opening the on-off valve when the concentration measured by the concentration measuring unit becomes equal to or higher than a preset upper limit concentration.
Condenser.
前記ケーシングの内部の冷媒を凝縮させる伝熱部と、
前記ケーシングの内部の前記冷媒から不凝縮ガスを分離する分離フィルタと、
を備え、
前記分離フィルタにより前記冷媒から分離した前記不凝縮ガスを貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された前記不凝縮ガスを排出する排出経路と、前記排出経路に設けられる排出ポンプと、前記貯留部における前記不凝縮ガスの圧力または濃度を計測する計測部と、前記計測部が前記圧力または前記濃度が予め設定された上限圧力または上限濃度以上になると前記排出ポンプを作動する制御装置と、を有する、
凝縮器。 a casing having a refrigerant inlet and a refrigerant outlet;
A heat transfer section that condenses a refrigerant inside the casing;
a separation filter that separates non-condensable gas from the refrigerant inside the casing;
Equipped with
the non-condensable gas separated from the refrigerant by the separation filter; a discharge path for discharging the non-condensable gas stored in the storage portion; a discharge pump provided in the discharge path; a measuring portion for measuring a pressure or a concentration of the non-condensable gas in the storage portion; and a control device for operating the discharge pump when the pressure or the concentration measured by the measuring portion reaches or exceeds a preset upper limit pressure or upper limit concentration.
Condenser.
請求項1または請求項2に記載の凝縮器。 The separation filter is disposed inside the casing.
The condenser according to claim 1 or 2 .
請求項1または請求項2に記載の凝縮器。 The separation filter is disposed outside the casing, and a communication path is provided between the casing and the separation filter.
The condenser according to claim 1 or 2 .
前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮させる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の凝縮器と、
前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張機と、
前記膨張機により膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
を備える冷凍機。 A compressor that compresses a refrigerant;
A condenser according to any one of claims 1 to 4 , which condenses the refrigerant compressed by the compressor;
an expander that expands the refrigerant condensed by the condenser;
an evaporator that evaporates the refrigerant expanded by the expander;
A refrigerator equipped with
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