JP2003139422A - 冷凍機 - Google Patents
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- JP2003139422A JP2003139422A JP2001333926A JP2001333926A JP2003139422A JP 2003139422 A JP2003139422 A JP 2003139422A JP 2001333926 A JP2001333926 A JP 2001333926A JP 2001333926 A JP2001333926 A JP 2001333926A JP 2003139422 A JP2003139422 A JP 2003139422A
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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
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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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
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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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
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
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- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 連絡配管の薄肉化を達成できて、現地配管工
事の工数低減を図ることが可能な冷凍機を提供する。 【解決手段】 圧縮機3とガス冷却器4とを有する熱源
ユニットAと、蒸発器6を有する冷却ユニットBとを備
える。熱源ユニットAと冷却ユニットBとが連絡配管
1、2を介して接続される。冷媒に超臨界で使用する超
臨界冷媒を用いる。熱源ユニットA側に主減圧機構5を
配置して、連絡配管1、2を低圧側とした。冷却ユニッ
トA側に流量制御手段を設け、流量制御手段と主減圧機
構5との調整にて、連絡配管2の温度を制御する。
事の工数低減を図ることが可能な冷凍機を提供する。 【解決手段】 圧縮機3とガス冷却器4とを有する熱源
ユニットAと、蒸発器6を有する冷却ユニットBとを備
える。熱源ユニットAと冷却ユニットBとが連絡配管
1、2を介して接続される。冷媒に超臨界で使用する超
臨界冷媒を用いる。熱源ユニットA側に主減圧機構5を
配置して、連絡配管1、2を低圧側とした。冷却ユニッ
トA側に流量制御手段を設け、流量制御手段と主減圧機
構5との調整にて、連絡配管2の温度を制御する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超臨界冷媒を使
用した冷凍機に関するものである。
用した冷凍機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、冷凍機としては、図9に示す
ように、圧縮機51とガス冷却器52とを有する熱源ユ
ニット53と、減圧機構(膨張弁)54と蒸発器55と
を有する冷却ユニット56とを備え、この熱源ユニット
53と冷却ユニット56とは、連絡配管57、58にて
接続されたものが知られている。そして、近年では冷媒
に超臨界で使用する超臨界冷媒(例えば、CO2)を用
いる試みがなされている。
ように、圧縮機51とガス冷却器52とを有する熱源ユ
ニット53と、減圧機構(膨張弁)54と蒸発器55と
を有する冷却ユニット56とを備え、この熱源ユニット
53と冷却ユニット56とは、連絡配管57、58にて
接続されたものが知られている。そして、近年では冷媒
に超臨界で使用する超臨界冷媒(例えば、CO2)を用
いる試みがなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなCO2冷
凍機では、作動圧力が高いため、機内配管や連絡配管5
7、58の肉厚が厚くなり、コスト高となっていた。そ
して、コンビニエンストアのショーケース等にこのよう
な冷凍機を使用しようとすれば、冷却ユニット56を複
数ユニット必要として、連絡配管57、58の長さ寸法
が大(例えば、全長が100mを超える程度)となる場
合が多い。長さ寸法が大であれば、現地配管施工の材料
コストが増大し、さらには、曲げ加工や接続加工を難し
くして現地配管施工に要する工数を多くしていた。この
ため、施工時間や施工費を増加させていた。
凍機では、作動圧力が高いため、機内配管や連絡配管5
7、58の肉厚が厚くなり、コスト高となっていた。そ
して、コンビニエンストアのショーケース等にこのよう
な冷凍機を使用しようとすれば、冷却ユニット56を複
数ユニット必要として、連絡配管57、58の長さ寸法
が大(例えば、全長が100mを超える程度)となる場
合が多い。長さ寸法が大であれば、現地配管施工の材料
コストが増大し、さらには、曲げ加工や接続加工を難し
くして現地配管施工に要する工数を多くしていた。この
ため、施工時間や施工費を増加させていた。
【0004】ところで、図9に示すように、冷却ユニッ
ト56側において、膨張弁54を蒸発器55の上流側に
設けた場合に、高圧部の設計圧力を13MPaとすれ
ば、連絡配管57、58の肉厚は、図8ののグラフの
ような寸法に設定する必要がある。また、「JIS B
8607」で定められた一般銅配管の肉厚は、図8の
のグラフのような寸法となる。そして、冷凍保安規則
関係基準では、CO2冷凍機での低圧部設計圧力は5.
5MPa(19℃相当)と規定されており、この低圧部
設計圧力での肉厚は、図8ののグラフのような寸法と
なる。この図8ののグラフとのグラフとを比較する
と、9.5mmの外径までは、上記JISで定められた
一般銅配管の肉厚未満となっており、この範囲までは従
来において一般に使用される銅配管で対応できることが
分かる。
ト56側において、膨張弁54を蒸発器55の上流側に
設けた場合に、高圧部の設計圧力を13MPaとすれ
ば、連絡配管57、58の肉厚は、図8ののグラフの
ような寸法に設定する必要がある。また、「JIS B
8607」で定められた一般銅配管の肉厚は、図8の
のグラフのような寸法となる。そして、冷凍保安規則
関係基準では、CO2冷凍機での低圧部設計圧力は5.
5MPa(19℃相当)と規定されており、この低圧部
設計圧力での肉厚は、図8ののグラフのような寸法と
なる。この図8ののグラフとのグラフとを比較する
と、9.5mmの外径までは、上記JISで定められた
一般銅配管の肉厚未満となっており、この範囲までは従
来において一般に使用される銅配管で対応できることが
分かる。
【0005】しかしながら、設計圧力を13MPaにす
ると、その肉厚は、1/4インチ管から1インチ管の領
域で1mm〜4.3mmとなり、JISで定められた現
行銅配管の肉厚の130〜330%となる。一般に肉厚
が0.8mmを超えると、現地での曲げ加工(いわゆる
手曲げ)が難しくなる。そのため、ベンダー等を用いて
曲げ加工を行うことも考えられるが、曲げに要するモー
メントは、肉厚にほぼ比例するから、設計圧力13MP
aに対応する肉厚とすれば、JISで定められた現行銅
配管の肉厚を有する配管の1.3〜3.3倍の曲げモー
メントを必要とする。このため、ベンダーの腕の長さを
大とする必要があるが、ベンダーの腕の長さには制限が
あるので、ベンダーを使用して曲げ加工を行うことは困
難である。そこで、このように肉厚が大である場合、一
対の直管間にエルボを介在させ、これらをロウ付け等の
連結手段にて接続する必要があるが、この場合には、配
管施工工数が増大することになる。
ると、その肉厚は、1/4インチ管から1インチ管の領
域で1mm〜4.3mmとなり、JISで定められた現
行銅配管の肉厚の130〜330%となる。一般に肉厚
が0.8mmを超えると、現地での曲げ加工(いわゆる
手曲げ)が難しくなる。そのため、ベンダー等を用いて
曲げ加工を行うことも考えられるが、曲げに要するモー
メントは、肉厚にほぼ比例するから、設計圧力13MP
aに対応する肉厚とすれば、JISで定められた現行銅
配管の肉厚を有する配管の1.3〜3.3倍の曲げモー
メントを必要とする。このため、ベンダーの腕の長さを
大とする必要があるが、ベンダーの腕の長さには制限が
あるので、ベンダーを使用して曲げ加工を行うことは困
難である。そこで、このように肉厚が大である場合、一
対の直管間にエルボを介在させ、これらをロウ付け等の
連結手段にて接続する必要があるが、この場合には、配
管施工工数が増大することになる。
【0006】このように、CO2冷凍機の連絡配管にお
ける肉厚増加による配管施工工数の増加等に対する対策
は従来ではあまり考慮されていないのが現状であり、C
O2冷凍機の普及を妨げる一因となっている。
ける肉厚増加による配管施工工数の増加等に対する対策
は従来ではあまり考慮されていないのが現状であり、C
O2冷凍機の普及を妨げる一因となっている。
【0007】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、連絡配管の薄
肉化を達成できて、現地配管工事の工数低減を図ること
が可能な冷凍機を提供することにある。
めになされたものであって、その目的は、連絡配管の薄
肉化を達成できて、現地配管工事の工数低減を図ること
が可能な冷凍機を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで請求項1の冷凍機
は、圧縮機3とガス冷却器4とを有する熱源ユニットA
と、蒸発器6を有する冷却ユニットBとを備え、この熱
源ユニットAと冷却ユニットBとが連絡配管1、2を介
して接続されて、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を
用いた冷凍機であって、上記熱源ユニットA側に主減圧
機構5を配置して、上記連絡配管1、2を低圧側とした
ことを特徴としている。
は、圧縮機3とガス冷却器4とを有する熱源ユニットA
と、蒸発器6を有する冷却ユニットBとを備え、この熱
源ユニットAと冷却ユニットBとが連絡配管1、2を介
して接続されて、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を
用いた冷凍機であって、上記熱源ユニットA側に主減圧
機構5を配置して、上記連絡配管1、2を低圧側とした
ことを特徴としている。
【0009】上記請求項1の冷凍機では、連絡配管1、
2を低圧側とすることによって、連絡配管1、2に高圧
が作用しなくなって、この連絡配管1、2の肉厚の減少
を図ることができる。
2を低圧側とすることによって、連絡配管1、2に高圧
が作用しなくなって、この連絡配管1、2の肉厚の減少
を図ることができる。
【0010】請求項2の冷凍機は、上記熱源ユニットA
及び冷却ユニットBの少なくとも一方が複数台設けられ
ていることを特徴としている。
及び冷却ユニットBの少なくとも一方が複数台設けられ
ていることを特徴としている。
【0011】上記請求項2の冷凍機では、熱源ユニット
Aや冷却ユニットBが複数台設けられていることによっ
て、複数のショーケースを有するスーパーマーケット等
に使用することが可能となる。しかも、各連絡配管1、
2の肉厚の減少を図ることができる。
Aや冷却ユニットBが複数台設けられていることによっ
て、複数のショーケースを有するスーパーマーケット等
に使用することが可能となる。しかも、各連絡配管1、
2の肉厚の減少を図ることができる。
【0012】請求項3の冷凍機は、上記冷却ユニットB
側に流量制御手段13を設けたことを特徴としている。
側に流量制御手段13を設けたことを特徴としている。
【0013】上記請求項3の冷凍機では、冷却ユニット
B側に設けた流量制御手段13にて、冷却ユニットBの
冷凍能力を調整することができる。すなわち、熱源ユニ
ットA側の主減圧機構5にて、主な減圧を行い、連絡配
管1、2内の圧力を低圧部設定圧力(冷凍保安規則関係
基準に基づく圧力)未満とすることができ、しかも、冷
却ユニットBの冷凍能力が目標値となるように、流量制
御手段13にて冷媒流量配分等を制御することができ
る。
B側に設けた流量制御手段13にて、冷却ユニットBの
冷凍能力を調整することができる。すなわち、熱源ユニ
ットA側の主減圧機構5にて、主な減圧を行い、連絡配
管1、2内の圧力を低圧部設定圧力(冷凍保安規則関係
基準に基づく圧力)未満とすることができ、しかも、冷
却ユニットBの冷凍能力が目標値となるように、流量制
御手段13にて冷媒流量配分等を制御することができ
る。
【0014】請求項4の冷凍機は、上記流量制御手段1
3と上記主減圧機構5との調整にて、連絡配管2の温度
を制御することを特徴としている。
3と上記主減圧機構5との調整にて、連絡配管2の温度
を制御することを特徴としている。
【0015】上記請求項4の冷凍機では、連絡配管2の
温度を制御することができ、連絡配管2が結露しないよ
うに設定することができる。これにより、連絡配管2の
保温(断熱)処理を省略することができる。
温度を制御することができ、連絡配管2が結露しないよ
うに設定することができる。これにより、連絡配管2の
保温(断熱)処理を省略することができる。
【0016】請求項5の冷凍機は、上記主減圧機構5が
膨張機5bであることを特徴としている。
膨張機5bであることを特徴としている。
【0017】上記請求項5の冷凍機では、この膨張機5
bによって動力回収が行われ、これによってさらにCO
Pが向上する。
bによって動力回収が行われ、これによってさらにCO
Pが向上する。
【0018】請求項6の冷凍機は、上記熱源ユニットA
側に上記膨張機5bと直列に圧力制御用の膨張弁32を
配置したことを特徴としている。
側に上記膨張機5bと直列に圧力制御用の膨張弁32を
配置したことを特徴としている。
【0019】上記請求項6の冷凍機では、膨張機5bに
よる減圧はいわゆる固定絞りであり、圧力制御用の膨張
弁32にて、連絡配管1、2の圧力を安定して低圧部設
計圧力未満に制御することができる。
よる減圧はいわゆる固定絞りであり、圧力制御用の膨張
弁32にて、連絡配管1、2の圧力を安定して低圧部設
計圧力未満に制御することができる。
【0020】請求項7の冷凍機は、上記連絡配管1、2
の肉厚tを次の式のように設定したことを特徴としてい
る。
の肉厚tを次の式のように設定したことを特徴としてい
る。
【0021】
【数3】
【0022】上記請求項7の冷凍機では、連絡配管1、
2の肉厚tを、この連絡配管1、2を流れる冷媒の圧力
に対応できる寸法に設定でき、安定した冷媒循環が可能
である。また、水分混入により炭酸が発生して配管1、
2を溶解させることがあっても、この範囲の上限値を採
用すれば、十分対応することができる。
2の肉厚tを、この連絡配管1、2を流れる冷媒の圧力
に対応できる寸法に設定でき、安定した冷媒循環が可能
である。また、水分混入により炭酸が発生して配管1、
2を溶解させることがあっても、この範囲の上限値を採
用すれば、十分対応することができる。
【0023】請求項8の冷凍機は、上記連絡配管1、2
が曲げ加工を行う配管であるときに、連絡配管1、2の
肉厚tを次の式のように設定したことを特徴としてい
る。
が曲げ加工を行う配管であるときに、連絡配管1、2の
肉厚tを次の式のように設定したことを特徴としてい
る。
【0024】
【数4】
【0025】上記請求項8の冷凍機では、曲げ加工を行
う連絡配管1、2の肉厚tを、この連絡配管1、2を流
れる冷媒の圧力に対応できる寸法に設定でき、安定した
冷媒循環が可能である。また、水分混入により炭酸が発
生して配管1、2を溶解させても、この範囲の上限値を
採用すれば、十分対応することができる
う連絡配管1、2の肉厚tを、この連絡配管1、2を流
れる冷媒の圧力に対応できる寸法に設定でき、安定した
冷媒循環が可能である。また、水分混入により炭酸が発
生して配管1、2を溶解させても、この範囲の上限値を
採用すれば、十分対応することができる
【0026】請求項9の冷凍機は、上記連絡配管1、2
の圧力を検出して、この圧力を基準設計圧力値以下に制
御することを特徴としている。
の圧力を検出して、この圧力を基準設計圧力値以下に制
御することを特徴としている。
【0027】上記請求項9の冷凍機では、基準設計圧力
値(例えば、低圧部設計圧力部)以下に制御することが
でき、連絡配管1、2の薄肉化を確実に達成できる。
値(例えば、低圧部設計圧力部)以下に制御することが
でき、連絡配管1、2の薄肉化を確実に達成できる。
【0028】請求項10の冷凍機は、上記連絡配管1、
2の圧力制御手段を膨張弁5aにて構成したことを特徴
としている。
2の圧力制御手段を膨張弁5aにて構成したことを特徴
としている。
【0029】上記請求項10の冷凍機では、連絡配管
1、2の圧力制御を確実に行うことができる。
1、2の圧力制御を確実に行うことができる。
【0030】
【発明の実施の形態】この発明の冷凍機の具体的な実施
の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図
1は冷凍機の簡略図である。この冷凍機は、冷媒に超臨
界で使用する超臨界冷媒を用い、熱源ユニットAと冷却
ユニットBとを備え、熱源ユニットAと冷却ユニットB
とが連絡配管1、2にて接続されている。また、熱源ユ
ニットAは、ガス冷媒を圧縮する圧縮機3と、ガス冷媒
を冷却するガス冷却器(放熱器)4と、この冷媒回路の
主減圧機構5(この場合、電動膨張弁5aにて構成して
いる)とが順に接続されて構成されており、また、冷却
ユニットBは蒸発器6を有している。
の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図
1は冷凍機の簡略図である。この冷凍機は、冷媒に超臨
界で使用する超臨界冷媒を用い、熱源ユニットAと冷却
ユニットBとを備え、熱源ユニットAと冷却ユニットB
とが連絡配管1、2にて接続されている。また、熱源ユ
ニットAは、ガス冷媒を圧縮する圧縮機3と、ガス冷媒
を冷却するガス冷却器(放熱器)4と、この冷媒回路の
主減圧機構5(この場合、電動膨張弁5aにて構成して
いる)とが順に接続されて構成されており、また、冷却
ユニットBは蒸発器6を有している。
【0031】すなわち、圧縮機3の吐出配管7がガス冷
却器4に接続され、ガス冷却器4と電動膨張弁5aとが
配管8にて接続され、電動膨張弁5aと連絡配管2とが
配管9にて接続され、連絡配管2と蒸発器6とが配管1
0にて接続され、蒸発器6と連絡配管1とが配管11に
て接続され、連絡配管1と圧縮機3の吸込配管12とが
接続されている。
却器4に接続され、ガス冷却器4と電動膨張弁5aとが
配管8にて接続され、電動膨張弁5aと連絡配管2とが
配管9にて接続され、連絡配管2と蒸発器6とが配管1
0にて接続され、蒸発器6と連絡配管1とが配管11に
て接続され、連絡配管1と圧縮機3の吸込配管12とが
接続されている。
【0032】このため、圧縮機3を駆動すると、圧縮さ
れたガス冷媒はガス冷却器4に流入し、このガス冷却器
4を通過する際に熱を適切な冷却材、例えば冷却空気ま
たは水に放出し、次いで、この冷媒は電動膨張弁5aで
減圧膨張して、蒸発器6を通過し、この通過の際、この
蒸発器6で蒸発して、ショーケース等を冷却する。
れたガス冷媒はガス冷却器4に流入し、このガス冷却器
4を通過する際に熱を適切な冷却材、例えば冷却空気ま
たは水に放出し、次いで、この冷媒は電動膨張弁5aで
減圧膨張して、蒸発器6を通過し、この通過の際、この
蒸発器6で蒸発して、ショーケース等を冷却する。
【0033】この場合、連絡配管1は蒸発器6と圧縮機
3との間に介設され、連絡配管2は電動膨張弁5aと蒸
発器6との間に介設され、これらの連絡配管1、2は低
圧側に配置されることになる。ところで、冷凍保安規則
関係基準にてCO2の低圧部設計圧力は5.5MPa
(19℃相当)であるが、このように、上記熱源ユニッ
ト側に主減圧機構5を配置することによって、連絡配管
1、2内の圧力をこの低圧部設計圧力(5.5MPa)
未満とすることができ、このため、各連絡配管1、2の
肉厚を小に設定しても、流れる冷媒の圧力に十分耐える
ことができる。このように、各連絡配管1、2の肉厚が
小であれば、曲げ加工や接続作業が容易となって、現地
(現場)配管施工に要する工数を減少させて、施工時間
や施工費用の削減に寄与することができる。
3との間に介設され、連絡配管2は電動膨張弁5aと蒸
発器6との間に介設され、これらの連絡配管1、2は低
圧側に配置されることになる。ところで、冷凍保安規則
関係基準にてCO2の低圧部設計圧力は5.5MPa
(19℃相当)であるが、このように、上記熱源ユニッ
ト側に主減圧機構5を配置することによって、連絡配管
1、2内の圧力をこの低圧部設計圧力(5.5MPa)
未満とすることができ、このため、各連絡配管1、2の
肉厚を小に設定しても、流れる冷媒の圧力に十分耐える
ことができる。このように、各連絡配管1、2の肉厚が
小であれば、曲げ加工や接続作業が容易となって、現地
(現場)配管施工に要する工数を減少させて、施工時間
や施工費用の削減に寄与することができる。
【0034】そして、上記各連絡配管1、2の肉厚は、
その寸法をtとした場合、このtは次の数5で示される
範囲内に設定される。
その寸法をtとした場合、このtは次の数5で示される
範囲内に設定される。
【0035】
【数5】
【0036】また、曲げ加工する場合の寸法tは次の数
6で示される範囲内に設定される。
6で示される範囲内に設定される。
【0037】
【数6】
【0038】これらの数5及び数6は、冷凍保安規則関
係基準の23.6に基づくものであり(JIS B 8
607参照)、このような肉厚に設定することによっ
て、連絡配管1、2は循環する冷媒の圧力に十分耐える
ことができる。なお、冷凍保安規則関係基準の23.6
では、腐れしろαが加算されているが、この実施の形態
では、連絡配管1、2を銅管にて構成するので、腐れし
ろαを0としている。また、連絡配管1、2を継目無銅
管としているので、冷凍保安規則関係基準の23.6に
おける溶接効率を1としている。
係基準の23.6に基づくものであり(JIS B 8
607参照)、このような肉厚に設定することによっ
て、連絡配管1、2は循環する冷媒の圧力に十分耐える
ことができる。なお、冷凍保安規則関係基準の23.6
では、腐れしろαが加算されているが、この実施の形態
では、連絡配管1、2を銅管にて構成するので、腐れし
ろαを0としている。また、連絡配管1、2を継目無銅
管としているので、冷凍保安規則関係基準の23.6に
おける溶接効率を1としている。
【0039】連絡配管1、2に異常状態が発生して水分
が混入した場合、この水分により炭酸が発生して配管
1、2を溶解させる場合があるが、特に、上記範囲の上
限値(最大値)を採用すれば、この溶解にも十分対応す
ることができる。
が混入した場合、この水分により炭酸が発生して配管
1、2を溶解させる場合があるが、特に、上記範囲の上
限値(最大値)を採用すれば、この溶解にも十分対応す
ることができる。
【0040】ところで、連絡配管1、2を低圧側に配置
することによって、これらの連絡配管1、2が低温にな
りすぎて結露するおそれがある。そこで、図2に示すよ
うに、低圧ユニットBに流量制御手段13(この場合、
電動膨張弁13aにて構成している)を設け、この電動
膨張弁13aと上記電動膨張弁5aとの調整によって、
少なくとも連絡配管2の温度を制御するようにしてもよ
い。
することによって、これらの連絡配管1、2が低温にな
りすぎて結露するおそれがある。そこで、図2に示すよ
うに、低圧ユニットBに流量制御手段13(この場合、
電動膨張弁13aにて構成している)を設け、この電動
膨張弁13aと上記電動膨張弁5aとの調整によって、
少なくとも連絡配管2の温度を制御するようにしてもよ
い。
【0041】すなわち、連絡配管2に温度センサや圧力
センサ等の検出手段15を設け、この検出手段15の検
出値に基づいて電動膨張弁5a、13aを調整するもの
であり、図3に示すように、例えば、熱源ユニットA側
の電動膨張弁5aにて減圧して、連絡配管2の圧力を
5.5MPa位とした後、冷却ユニットB側の電動膨張
弁13aにて、さらに減圧して蒸発器6に流入する冷媒
の圧力を1.5MPa位とするものである。このように
制御(調整)することによって、図3から分かるように、
1.5MPaでは、温度が−30℃であるが、5.5M
Paでは温度が18℃位であり、連絡配管2の冷えすぎ
を有効に防止することができる。これにより、保温(断
熱)処理を施すことなく、連絡配管2の結露を防止する
ことができる。なお、検出手段として、温度センサを使
用する場合、その温度の飽和圧力を求め、その圧力を低
圧部設定圧力未満に設定するものである。なお、温度セ
ンサには、サーミスタ等を使用することができ、温度セ
ンサに代えて圧力センサを用いる場合には、圧力ゲージ
等を使用することができる。
センサ等の検出手段15を設け、この検出手段15の検
出値に基づいて電動膨張弁5a、13aを調整するもの
であり、図3に示すように、例えば、熱源ユニットA側
の電動膨張弁5aにて減圧して、連絡配管2の圧力を
5.5MPa位とした後、冷却ユニットB側の電動膨張
弁13aにて、さらに減圧して蒸発器6に流入する冷媒
の圧力を1.5MPa位とするものである。このように
制御(調整)することによって、図3から分かるように、
1.5MPaでは、温度が−30℃であるが、5.5M
Paでは温度が18℃位であり、連絡配管2の冷えすぎ
を有効に防止することができる。これにより、保温(断
熱)処理を施すことなく、連絡配管2の結露を防止する
ことができる。なお、検出手段として、温度センサを使
用する場合、その温度の飽和圧力を求め、その圧力を低
圧部設定圧力未満に設定するものである。なお、温度セ
ンサには、サーミスタ等を使用することができ、温度セ
ンサに代えて圧力センサを用いる場合には、圧力ゲージ
等を使用することができる。
【0042】次に図4は他の冷凍機を示し、この場合の
冷凍機は、蒸発器6と流量制御手段(膨張弁)13とを有
する2台(機)の冷却ユニットB、Bが並列に配置され
ている。このように、冷却ユニットBを2台以上有する
場合、各ユニットB、B毎に冷凍能力を制御する必要が
あり、熱源ユニットAの主減圧機構5にて、主な減圧を
行い、連絡配管1、2内の圧力が上記低圧部設計圧力
(5.5MPa)未満になるようにする。そして、各ユ
ニットBの冷凍能力が目標値となるように、電動膨張弁
13aにて各ユニットBへの冷媒流量配分を制御する。
冷凍機は、蒸発器6と流量制御手段(膨張弁)13とを有
する2台(機)の冷却ユニットB、Bが並列に配置され
ている。このように、冷却ユニットBを2台以上有する
場合、各ユニットB、B毎に冷凍能力を制御する必要が
あり、熱源ユニットAの主減圧機構5にて、主な減圧を
行い、連絡配管1、2内の圧力が上記低圧部設計圧力
(5.5MPa)未満になるようにする。そして、各ユ
ニットBの冷凍能力が目標値となるように、電動膨張弁
13aにて各ユニットBへの冷媒流量配分を制御する。
【0043】また、各冷却ユニットBのこのような流量
制御に要する減圧調整幅は約0.3MPa以下である。
従って、連絡配管2の圧力は、蒸発圧力よりも0.3M
Pa高い圧力をその最大値とすることができる。このた
め、連絡配管2の圧力の上限を5.5MPaとすれば、
蒸発圧力の上限が5.2MPaとなり、これに対応する
蒸発温度は17℃相当となる。通常、冷凍機の蒸発温度
は−50℃〜0℃であるので、連絡配管2を上記低圧部
設計圧力未満に維持することができる。このため、連絡
配管2の肉厚を、低圧部設計圧力に対応する値とするこ
とができる。つまり、連絡配管1、2の肉厚を小さく設
定することができる。
制御に要する減圧調整幅は約0.3MPa以下である。
従って、連絡配管2の圧力は、蒸発圧力よりも0.3M
Pa高い圧力をその最大値とすることができる。このた
め、連絡配管2の圧力の上限を5.5MPaとすれば、
蒸発圧力の上限が5.2MPaとなり、これに対応する
蒸発温度は17℃相当となる。通常、冷凍機の蒸発温度
は−50℃〜0℃であるので、連絡配管2を上記低圧部
設計圧力未満に維持することができる。このため、連絡
配管2の肉厚を、低圧部設計圧力に対応する値とするこ
とができる。つまり、連絡配管1、2の肉厚を小さく設
定することができる。
【0044】ところで、連絡配管1、2の圧力を低圧部
設定圧力未満により確実に設定するためには、連絡配管
1、2の圧力を検知すればよい。連絡配管2の圧力を検
知する手段としては、連絡配管1、2に直接圧力センサ
を設けてその圧力を検知したり、蒸発器6の温度を検出
して、この温度から連絡配管1、2の圧力を検知したり
することができる。さらには、図2に示す冷凍機と同様
に、連絡配管2に検出手段15(この場合、温度セン
サ)を設け、このセンサにて検出した温度から圧力を演
算して、電動膨張弁5aをこの制御手段として調整(制
御)するようにしてもよい。
設定圧力未満により確実に設定するためには、連絡配管
1、2の圧力を検知すればよい。連絡配管2の圧力を検
知する手段としては、連絡配管1、2に直接圧力センサ
を設けてその圧力を検知したり、蒸発器6の温度を検出
して、この温度から連絡配管1、2の圧力を検知したり
することができる。さらには、図2に示す冷凍機と同様
に、連絡配管2に検出手段15(この場合、温度セン
サ)を設け、このセンサにて検出した温度から圧力を演
算して、電動膨張弁5aをこの制御手段として調整(制
御)するようにしてもよい。
【0045】次に、図5はさらに別の冷凍機を示し、こ
の場合、主減圧機構5を膨張機5bから構成している。
膨張機5bとしては、図6に示すようなスクロール式の
膨張機5bと、図7に示すようなロータリ式膨張機5b
とがある。
の場合、主減圧機構5を膨張機5bから構成している。
膨張機5bとしては、図6に示すようなスクロール式の
膨張機5bと、図7に示すようなロータリ式膨張機5b
とがある。
【0046】スクロール式の膨張機5bは、固定側渦巻
きラップ17が設けられた固定スクロール18に、可動
側渦巻きラップ19を備える旋回スクロール20を組付
けて形成されている。固定スクロール18中央の流入口
21を通して高圧のガス冷媒が流入すると、両渦巻きラ
ップ17、19間を螺旋状に流れる間に、旋回スクロー
ル20に旋回動作を生じさせながら次第に減圧膨張し、
流出口22を通して流出する。
きラップ17が設けられた固定スクロール18に、可動
側渦巻きラップ19を備える旋回スクロール20を組付
けて形成されている。固定スクロール18中央の流入口
21を通して高圧のガス冷媒が流入すると、両渦巻きラ
ップ17、19間を螺旋状に流れる間に、旋回スクロー
ル20に旋回動作を生じさせながら次第に減圧膨張し、
流出口22を通して流出する。
【0047】また、ロータリ式の膨張機5bは、図7に
示すように、シリンダ26に内有されるロータリピスト
ン27を備え、ロータリピストン27が回転することに
よって、流入口28から入った冷媒が減圧膨張されて、
流出口29から流出されるものである。なお、流入口2
8近傍には、高圧弁30が配置されている。
示すように、シリンダ26に内有されるロータリピスト
ン27を備え、ロータリピストン27が回転することに
よって、流入口28から入った冷媒が減圧膨張されて、
流出口29から流出されるものである。なお、流入口2
8近傍には、高圧弁30が配置されている。
【0048】従って、主減圧機構5に膨張機5bを使用
すれば、動力回収を図ることができ、COPの向上に寄
与する。しかも、この場合においても、この膨張機5b
は熱源ユニットA側に配置されるので、連絡配管1、2
が低圧側となって、この連絡配管1、2内の圧力を上記
低圧部設計圧力未満とすることができる。これにより、
連絡配管1、2の肉厚を小に設定することができる。
すれば、動力回収を図ることができ、COPの向上に寄
与する。しかも、この場合においても、この膨張機5b
は熱源ユニットA側に配置されるので、連絡配管1、2
が低圧側となって、この連絡配管1、2内の圧力を上記
低圧部設計圧力未満とすることができる。これにより、
連絡配管1、2の肉厚を小に設定することができる。
【0049】ところで、膨張機5bによる減圧は一般に
は固定絞りとなり、絞り調整を行うことができない。そ
のため、熱源ユニットA側において、この膨張機5bに
直列に他の電動膨張弁32を配置する。これによって、
連絡配管1、2内の圧力をより確実に上記低圧部設計圧
力未満とすることができる。
は固定絞りとなり、絞り調整を行うことができない。そ
のため、熱源ユニットA側において、この膨張機5bに
直列に他の電動膨張弁32を配置する。これによって、
連絡配管1、2内の圧力をより確実に上記低圧部設計圧
力未満とすることができる。
【0050】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記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変更して実施するこ
とができる。例えば、連絡配管1、2の圧力としては、
5.5MPaに限るものではなく、例えば、臨界圧力
(CO2の場合)に近い7MPaであってもよい。ま
た、冷却ユニットBの数としては、1台(機)や2台
(機)に限るものではなく、3台以上であってもよく、
さらには、熱源ユニットAを複数台備えたものであって
もよい。また、図5に示すように、膨張機5bを使用す
る場合、電動膨張弁32としては、この膨張機5bの上
流側、つまり膨張機5bとガス冷却器4との間に配置し
てもよい。なお、冷媒として二酸化炭素を用いる場合を
例に挙げたが、例えばエチレン、エタン、酸化窒素な
ど、高圧側が超臨界域で運転される冷媒を用いてもよ
い。また、この冷凍機としては、ショーケース以外に、
各種の冷却・冷蔵装置等に使用することができる。
いて説明したが、この発明は上記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変更して実施するこ
とができる。例えば、連絡配管1、2の圧力としては、
5.5MPaに限るものではなく、例えば、臨界圧力
(CO2の場合)に近い7MPaであってもよい。ま
た、冷却ユニットBの数としては、1台(機)や2台
(機)に限るものではなく、3台以上であってもよく、
さらには、熱源ユニットAを複数台備えたものであって
もよい。また、図5に示すように、膨張機5bを使用す
る場合、電動膨張弁32としては、この膨張機5bの上
流側、つまり膨張機5bとガス冷却器4との間に配置し
てもよい。なお、冷媒として二酸化炭素を用いる場合を
例に挙げたが、例えばエチレン、エタン、酸化窒素な
ど、高圧側が超臨界域で運転される冷媒を用いてもよ
い。また、この冷凍機としては、ショーケース以外に、
各種の冷却・冷蔵装置等に使用することができる。
【0051】
【発明の効果】請求項1の冷凍機によれば、連絡配管に
高圧が作用しなくなって、この連絡配管の肉厚の減少を
図ることができる。これにより、曲げ加工及び接続作業
の容易化を図ることができ、現地配管施工に要する工数
の減少が可能となって、施工時間や施工費用の削減を達
成することができる。
高圧が作用しなくなって、この連絡配管の肉厚の減少を
図ることができる。これにより、曲げ加工及び接続作業
の容易化を図ることができ、現地配管施工に要する工数
の減少が可能となって、施工時間や施工費用の削減を達
成することができる。
【0052】請求項2の冷凍機によれば、複数のショー
ケースを有するスーパーマーケット等に使用することが
可能となる。しかも、各連絡配管の肉厚の減少を図るこ
とができる。すなわち、各連絡配管の肉厚が小であるの
で、スーパーマーケット等に使用して、連絡配管の長さ
が大となっても、現場配管施工作業を行い易く、しか
も、大幅な材料費の削減が可能となって、コストの低減
を図ることができる。
ケースを有するスーパーマーケット等に使用することが
可能となる。しかも、各連絡配管の肉厚の減少を図るこ
とができる。すなわち、各連絡配管の肉厚が小であるの
で、スーパーマーケット等に使用して、連絡配管の長さ
が大となっても、現場配管施工作業を行い易く、しか
も、大幅な材料費の削減が可能となって、コストの低減
を図ることができる。
【0053】請求項3の冷凍機によれば、熱源ユニット
側の主減圧機構にて、主な減圧を行い、連絡配管内の圧
力を低圧部設定圧力未満とすることができ、しかも、冷
却ユニットの冷凍能力が目標値となるように、流量制御
手段にて冷媒流量配分を制御することができる。これに
より、複数の冷却ユニットを有するものであっても、冷
却ユニット毎に、冷凍能力がその目標値となるように調
整することができ、高精度の冷凍機となる。
側の主減圧機構にて、主な減圧を行い、連絡配管内の圧
力を低圧部設定圧力未満とすることができ、しかも、冷
却ユニットの冷凍能力が目標値となるように、流量制御
手段にて冷媒流量配分を制御することができる。これに
より、複数の冷却ユニットを有するものであっても、冷
却ユニット毎に、冷凍能力がその目標値となるように調
整することができ、高精度の冷凍機となる。
【0054】請求項4の冷凍機によれば、連絡配管の温
度を制御することができ、連絡配管が結露しないように
設定することができる。これにより、連絡配管の保温
(断熱)処理を省略することができ、現場配管施工作業
がより容易となる。
度を制御することができ、連絡配管が結露しないように
設定することができる。これにより、連絡配管の保温
(断熱)処理を省略することができ、現場配管施工作業
がより容易となる。
【0055】請求項5の冷凍機によれば、この膨張機に
よって動力回収が行われ、これによってさらにCOPが
向上する。
よって動力回収が行われ、これによってさらにCOPが
向上する。
【0056】請求項6の冷凍機によれば、連絡配管の圧
力を安定して低圧部設計圧力未満に制御することができ
る。これにより、連絡配管の薄肉化を確実に達成するこ
とができ、施工時間や施工費用の削減を達成することが
できる。
力を安定して低圧部設計圧力未満に制御することができ
る。これにより、連絡配管の薄肉化を確実に達成するこ
とができ、施工時間や施工費用の削減を達成することが
できる。
【0057】請求項7又は請求項8の冷凍機によれば、
安定した冷媒循環が可能であり、高精度の冷凍能力を発
揮することができる。また、水分混入により炭酸が発生
して配管を溶解させたとしても、設定される肉厚の上限
値(最大値)を採用すれば、十分対応することができ
る。これにより、耐久性に優れた冷凍機となる。
安定した冷媒循環が可能であり、高精度の冷凍能力を発
揮することができる。また、水分混入により炭酸が発生
して配管を溶解させたとしても、設定される肉厚の上限
値(最大値)を採用すれば、十分対応することができ
る。これにより、耐久性に優れた冷凍機となる。
【0058】請求項9の冷凍機によれば、基準設計圧力
値(低圧部設計圧力部)以下に制御することができ、連
絡配管の薄肉化を確実に図ることができる。
値(低圧部設計圧力部)以下に制御することができ、連
絡配管の薄肉化を確実に図ることができる。
【0059】請求項10の冷凍機によれば、連絡配管の
圧力制御を確実に行うことができ、これによって、連絡
配管は、薄肉化を図っても、冷媒圧力による損傷を受け
ることがない。
圧力制御を確実に行うことができ、これによって、連絡
配管は、薄肉化を図っても、冷媒圧力による損傷を受け
ることがない。
【図1】この発明の冷凍機の第1の実施形態を示す簡略
図である。
図である。
【図2】この発明の冷凍機の第2の実施形態を示す簡略
図である。
図である。
【図3】上記冷凍機のモリエル線図である。
【図4】この発明の冷凍機の第3の実施形態を示す簡略
図である。
図である。
【図5】この発明の冷凍機の第4の実施形態を示す簡略
図である。
図である。
【図6】上記冷凍機の膨張機を示す簡略図である。
【図7】上記冷凍機の他の膨張機を示す簡略図である。
【図8】銅管外径と必要肉厚との関係を示すグラフ図で
ある。
ある。
【図9】従来の冷凍機を示す簡略図である。
1 連絡配管
2 連絡配管
3 圧縮機
4 ガス冷却器
5 主減圧機構
5a 膨張弁
6 蒸発器
13 流量制御手段
13a 膨張弁
32 膨張弁
A 熱源ユニット
B 冷却ユニット
Claims (10)
- 【請求項1】 圧縮機(3)とガス冷却器(4)とを有
する熱源ユニット(A)と、少なくとも蒸発器(6)を
有する冷却ユニット(B)とを備え、この熱源ユニット
(A)と冷却ユニット(B)とが連絡配管(1)(2)
を介して接続されて、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷
媒を用いた冷凍機であって、上記熱源ユニット(A)側
に主減圧機構(5)を配置して、上記連絡配管(1)
(2)を低圧側としたことを特徴とする冷凍機。 - 【請求項2】 上記熱源ユニット(A)及び冷却ユニッ
ト(B)の少なくとも一方が複数台設けられていること
を特徴とする請求項1の冷凍機。 - 【請求項3】 上記冷却ユニット(A)側に流量制御手
段(13)を設けたことを特徴とする請求項1又は請求
項2の冷凍機。 - 【請求項4】 上記流量制御手段(13)と上記主減圧
機構(5)との調整にて、連絡配管(2)の温度を制御
することを特徴とする請求項3の冷凍機。 - 【請求項5】 上記主減圧機構(5)が膨張機(5b)
であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか
の冷凍機。 - 【請求項6】 上記熱源ユニット(A)側に上記膨張機
(5b)と直列に圧力制御用の膨張弁(32)を配置し
たことを特徴とする請求項5の冷凍機。 - 【請求項7】 上記連絡配管(1)(2)の肉厚tを次
の式のように設定したことを特徴とする請求項1〜請求
項6のいずれかの冷凍機。 【数1】 - 【請求項8】 上記連絡配管(1)(2)が曲げ加工を
行う配管であるときに、この上記連絡配管(1)(2)
の肉厚tを次の式のように設定したことを特徴とする請
求項1〜請求項6のいずれかの冷凍機。 【数2】 - 【請求項9】 上記連絡配管(1)(2)の圧力を検出
して、この圧力を基準設計圧力値以下に制御することを
特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかの冷凍機。 - 【請求項10】 上記連絡配管(1)(2)の圧力制御
手段を膨張弁(5a)にて構成したことを特徴とする請
求項9の冷凍機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001333926A JP2003139422A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001333926A JP2003139422A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 冷凍機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003139422A true JP2003139422A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19149130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001333926A Pending JP2003139422A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | 冷凍機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003139422A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1026728C2 (nl) * | 2004-07-26 | 2006-01-31 | Antonie Bonte | Verbetering van koelsystemen. |
WO2008013103A1 (fr) | 2006-07-24 | 2008-01-31 | Daikin Industries, Ltd. | système de climatisation |
EP1519123A3 (en) * | 2003-09-29 | 2015-05-13 | Valeo Climatisation | Cooling cycle |
JPWO2016203624A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2018-01-18 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
WO2020004360A1 (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
WO2023199464A1 (ja) * | 2022-04-14 | 2023-10-19 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
-
2001
- 2001-10-31 JP JP2001333926A patent/JP2003139422A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1519123A3 (en) * | 2003-09-29 | 2015-05-13 | Valeo Climatisation | Cooling cycle |
NL1026728C2 (nl) * | 2004-07-26 | 2006-01-31 | Antonie Bonte | Verbetering van koelsystemen. |
WO2008013103A1 (fr) | 2006-07-24 | 2008-01-31 | Daikin Industries, Ltd. | système de climatisation |
US8156752B2 (en) | 2006-07-24 | 2012-04-17 | Daikin Industries, Ltd. | Air conditioning system |
JPWO2016203624A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2018-01-18 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
WO2020004360A1 (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
JP2020003086A (ja) * | 2018-06-25 | 2020-01-09 | ダイキン工業株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
WO2023199464A1 (ja) * | 2022-04-14 | 2023-10-19 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
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