JPH08313072A - Refrigerating apparatus - Google Patents
Refrigerating apparatusInfo
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- JPH08313072A JPH08313072A JP11598295A JP11598295A JPH08313072A JP H08313072 A JPH08313072 A JP H08313072A JP 11598295 A JP11598295 A JP 11598295A JP 11598295 A JP11598295 A JP 11598295A JP H08313072 A JPH08313072 A JP H08313072A
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- vortex tube
- refrigerant
- compressor
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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
- F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
- F25B9/04—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect
Landscapes
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、ボルテックスチュー
ブを用いた冷凍装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigeration system using a vortex tube.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に知られている冷凍装置としては、
例えば図８に示すように、圧縮機１、凝縮器２、膨張機
構１０および蒸発器４を順次接続して冷媒循環回路を構
成したものがあり、この場合、凝縮器２において放熱さ
れる熱量は、蒸発器４において吸熱された熱量と圧縮機
１の仕事量とによって定まる。したがって、このような
冷凍装置において省エネルギー化を図ろうとする場合、
圧縮機１、凝縮器２、蒸発器４、送風機等の個々の機器
の性能を向上させるしか方法がなく、性能の向上には限
界があった。2. Description of the Related Art As a generally known refrigeration system,
For example, as shown in FIG. 8, there is one in which a compressor 1, a condenser 2, an expansion mechanism 10 and an evaporator 4 are sequentially connected to constitute a refrigerant circulation circuit. In this case, the amount of heat radiated in the condenser 2 is , Determined by the amount of heat absorbed in the evaporator 4 and the work of the compressor 1. Therefore, when trying to save energy in such a refrigeration system,
There is only a way to improve the performance of individual devices such as the compressor 1, the condenser 2, the evaporator 4, and the blower, and there is a limit to the improvement of the performance.
【０００３】そこで、最近では例えば冷熱分離機能をも
ったボルテックスチューブを用いて冷凍装置における性
能向上を図る試みがなされてきており、例えば、圧縮機
の吐出ガスをボルテックスチューブの冷媒供給口へ導入
して高速渦流を生成し、高温・低温にエネルギー分離し
て対向する二つの出口から導出した後、高温側冷媒を凝
縮器に供給した後に低温側冷媒と合流させるようにした
ものが既に提案されている（例えば、特開昭６０−２５
３７６８号広報参照）。Therefore, recently, attempts have been made to improve the performance of the refrigeration system by using, for example, a vortex tube having a cold heat separation function. For example, the discharge gas of the compressor is introduced into the refrigerant supply port of the vortex tube. It has already been proposed to generate a high-speed vortex flow by high-speed vortex flow, separate the energy into high temperature and low temperature, and lead it out from two opposing outlets, then supply the high-temperature side refrigerant to the condenser and then merge it with the low-temperature side refrigerant. (For example, JP-A-60-25
See No. 3768 PR).
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公知例
の場合、圧縮機の吐出ガスをボルテックスチューブへ供
給し、ボルテックスチューブから導出される高温冷媒を
凝縮器で冷却液化した後、ボルテックスチューブから導
出される低温冷媒と合流させ、その後膨張機構において
減圧して蒸発器へ供給するようにしているため、凝縮器
へ供給される冷媒量が減少し、その結果凝縮器における
放熱量（凝縮能力）が減少するおそれが生じる。However, in the case of the above-mentioned known example, the discharge gas of the compressor is supplied to the vortex tube, the high temperature refrigerant discharged from the vortex tube is cooled and liquefied by the condenser, and then discharged from the vortex tube. Since it is combined with the low-temperature refrigerant that is generated and then reduced in pressure in the expansion mechanism and supplied to the evaporator, the amount of refrigerant supplied to the condenser decreases, and as a result, the amount of heat released (condensing capacity) in the condenser is reduced. There is a risk of reduction.
【０００５】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、膨張過程である凝縮器の下流側にボルテックスチ
ューブを設けて、ボルテックスチューブからでる過熱蒸
気冷媒を圧縮機の中間圧部に返すことによって、圧縮機
吐出冷媒の温度を上昇させるとともに膨張液冷媒を等エ
ントロピー膨張に近づけることにより、凝縮能力、蒸発
能力の大幅な向上を図ることを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above points, and a vortex tube is provided on the downstream side of the condenser, which is in the process of expansion, and the superheated vapor refrigerant discharged from the vortex tube is returned to the intermediate pressure section of the compressor. Thus, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is raised and the expansion liquid refrigerant is brought closer to isentropic expansion, whereby the condensing capacity and the evaporation capacity are significantly improved.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本願発明の構成では、上
記課題を解決するための手段として、例えば図１〜図７
に示されるように、圧縮機１、凝縮器２、ボルテックス
チューブ３および蒸発器４を順次接続して冷媒循環回路
Ａを構成するとともに、前記ボルテックスチューブ３の
冷媒供給口３ａを前記凝縮器２の出口側冷媒配管５に対
して、また同ボルテックスチューブ３の高温側出口３ｂ
を前記圧縮機１の中間圧部１ａに対して、さらに低温側
出口３ｃを前記蒸発器４の入口側冷媒配管７に対してそ
れぞれ接続して形成されている。In the structure of the present invention, as means for solving the above problems, for example, FIGS.
1, the compressor 1, the condenser 2, the vortex tube 3 and the evaporator 4 are sequentially connected to form the refrigerant circulation circuit A, and the refrigerant supply port 3a of the vortex tube 3 is connected to the condenser 2 of the condenser 2. The outlet side refrigerant pipe 5 and the high temperature side outlet 3b of the vortex tube 3
Is connected to the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1, and the low temperature side outlet 3c is connected to the inlet side refrigerant pipe 7 of the evaporator 4, respectively.
【０００７】そして、この本願発明の構成において、前
記ボルテックスチューブ３の低温側流路を側路する冷媒
配管１１に膨張弁１０を介設すると、前記ボルテックス
チューブ３へ供給される冷媒流量を適切に調整できるよ
うになる。In the configuration of the present invention, when the expansion valve 10 is provided in the refrigerant pipe 11 that bypasses the low temperature side flow path of the vortex tube 3, the flow rate of the refrigerant supplied to the vortex tube 3 is appropriately adjusted. You will be able to adjust.
【０００８】また、同構成において前記ボルテックスチ
ューブ３を、圧縮機１および凝縮器２とともに室外側に
配設すると、室内側の静音化を図ることができる。In addition, if the vortex tube 3 is arranged on the outdoor side together with the compressor 1 and the condenser 2 in the same construction, noise can be reduced on the indoor side.
【０００９】さらに、また本願発明の構成では、上記課
題を解決するための手段として、例えば図５に示される
ように、圧縮機１、第１の四路切換弁１４、室外側熱交
換器４、第２の四路切換弁１５、ボルテックスチューブ
３、前記第２の四路切換弁１５、室内側熱交換器４およ
び前記第１の四路切換弁１４を順次接続して冷媒循環回
路Ａを構成するとともに、前記ボルテックスチューブ３
の冷媒供給口３ａを前記第２の四路切換弁１５の高圧側
ポート１５ａに接続し、且つ前記ボルテックスチューブ
３の高温側出口３ｂおよび低温側出口３ｃを前記圧縮機
１の中間圧部１ａおよび前記第２の四路切換弁１５の低
圧側ポート１５ｂにそれぞれ接続して形成されている。Further, in the structure of the present invention, as a means for solving the above problems, for example, as shown in FIG. 5, a compressor 1, a first four-way switching valve 14, an outdoor heat exchanger 4 are provided. , The second four-way switching valve 15, the vortex tube 3, the second four-way switching valve 15, the indoor heat exchanger 4, and the first four-way switching valve 14 are sequentially connected to form the refrigerant circulation circuit A. Constituting and vortex tube 3
Is connected to the high pressure side port 15a of the second four-way switching valve 15, and the high temperature side outlet 3b and the low temperature side outlet 3c of the vortex tube 3 are connected to the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 and The second four-way switching valve 15 is formed so as to be connected to the low pressure side ports 15b, respectively.
【００１０】そして、該本願発明の構成において、さら
に前記第２の四路切換弁１５およびボルテックスチュー
ブ３の低温側流路を側路する冷媒配管１１に膨張弁１０
を介設すると、ボルテックスチューブ３へ供給される冷
媒流量を適切に調整できるようになる。Further, in the structure of the present invention, the expansion valve 10 is further provided in the refrigerant pipe 11 that bypasses the low temperature side flow path of the second four-way switching valve 15 and the vortex tube 3.
With this, the flow rate of the refrigerant supplied to the vortex tube 3 can be adjusted appropriately.
【００１１】また、前記第２の四路切換弁１５およびボ
ルテックスチューブ３を、前記圧縮機１、第１の四路切
換弁１４および室外側熱交換器４とともに室外側に配設
すると、室内側の静音化を図ることができる。When the second four-way switching valve 15 and the vortex tube 3 are arranged on the outdoor side together with the compressor 1, the first four-way switching valve 14 and the outdoor heat exchanger 4, the indoor side is provided. The noise can be reduced.
【００１２】[0012]
【作用】本願発明の構成では、上記手段によって次のよ
うな作用が得られる。In the constitution of the present invention, the following actions can be obtained by the above means.
【００１３】すなわち、凝縮器２（あるいは、冷房運転
時に凝縮器として作用する室外側熱交換器もしくは暖房
運転時に凝縮器として作用する室内側熱交換器）におい
て冷却液化された高圧液冷媒がボルテックスチューブ３
へ供給されると、該高圧液冷媒はボルテックスチューブ
３内におけるエネルギー分離作用によって高温冷媒と低
温冷媒とに分離される。そして、同分離された高温冷媒
は再度圧縮機１の中間圧部１ａに還流されて圧縮された
後、再び凝縮器２（あるいは、上記冷房運転時に凝縮器
として作用する室外側熱交換器もしくは暖房運転時に凝
縮器として作用する室内側熱交換器１４）へ再供給され
る一方、低温冷媒は蒸発器４（あるいは、暖房運転時に
蒸発器として作用する室外側熱交換器もしくは冷房運転
時に蒸発器として作用する室内側熱交換器）へ供給され
ることとなる。That is, the high pressure liquid refrigerant cooled and liquefied in the condenser 2 (or the outdoor heat exchanger acting as a condenser during the cooling operation or the indoor heat exchanger acting as a condenser during the heating operation) is vortex tube. Three
When the high pressure liquid refrigerant is supplied to the vortex tube 3, the high pressure liquid refrigerant is separated into a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant by the energy separation action in the vortex tube 3. Then, the separated high-temperature refrigerant is recirculated to the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 again and compressed, and then again the condenser 2 (or the outdoor heat exchanger or the heating device acting as the condenser during the cooling operation). While being re-supplied to the indoor heat exchanger 14 that acts as a condenser during operation, the low-temperature refrigerant acts as an evaporator 4 (or an outdoor heat exchanger that acts as an evaporator during heating operation or as an evaporator during cooling operation). It will be supplied to the working indoor heat exchanger).
【００１４】従って、圧縮機１の吐出温度の上昇率が高
くなり、凝縮器２（あるいは、冷房運転時に凝縮器とし
て作用する室外側熱交換器もしくは暖房運転時に凝縮器
として作用する室外側熱交換器もしくは暖房運転時に凝
縮器として作用する室内側熱交換器）へのより高い高温
冷媒の再供給により、圧縮機１への還流冷媒量が実質的
に減少することとなり、圧縮機１の仕事量そのものが低
減される。またボルテックスチューブ３において等エン
トロピー膨張に近い冷媒膨張が得られることから、蒸発
器４（あるいは、暖房運転時に蒸発器として作用する室
外側熱交換器もしくは冷房運転時に蒸発器として作用す
る室内側熱交換器）における蒸発能力が増大することと
なる。Therefore, the rate of rise of the discharge temperature of the compressor 1 becomes high, and the condenser 2 (or the outdoor heat exchanger acting as a condenser during the cooling operation or the outdoor heat exchange acting as a condenser during the heating operation). Of the higher temperature refrigerant to the compressor or the indoor heat exchanger that acts as a condenser during heating operation), the amount of reflux refrigerant to the compressor 1 is substantially reduced, and the work of the compressor 1 is reduced. That is reduced. Further, since the refrigerant expansion close to isentropic expansion is obtained in the vortex tube 3, the evaporator 4 (or the indoor heat exchanger that acts as an evaporator during heating operation or the indoor heat exchange that acts as an evaporator during cooling operation) is obtained. The evaporation capacity in the vessel will increase.
【００１５】また、ボルテックスチューブ３からの高温
冷媒を再圧縮したより高温の冷媒の凝縮器２（あるい
は、冷房運転時に凝縮器として作用する室外側熱交換器
もしくは暖房運転時に凝縮器として作用する室内側熱交
換器）への再供給により、凝縮器２（あるいは、冷房運
転時に凝縮器として作用する室外側熱交換器もしくは暖
房運転時に凝縮器として作用する室内側熱交換器）にお
ける放熱量が増大して凝縮能力が向上することになる。Further, a condenser 2 of a higher temperature refrigerant obtained by recompressing the high temperature refrigerant from the vortex tube 3 (or an outdoor heat exchanger acting as a condenser during cooling operation or a room acting as a condenser during heating operation). By re-supplying the heat to the inside heat exchanger), the heat radiation amount in the condenser 2 (or the outside heat exchanger acting as a condenser during the cooling operation or the inside heat exchanger acting as a condenser during the heating operation) is increased. The condensing ability will be improved.
【００１６】また、この本願発明の構成において、前記
ボルテックスチューブ（あるいは、第２の四路切換弁１
４およびボルテックスチューブ３）の低温側流路を側路
する冷媒配管１１に膨張弁１０を介設した場合、該膨張
弁１０の開度調整を行うことにより、ボルテックスチュ
ーブ３への冷媒流量（換言すれば、圧縮機１への還流冷
媒流量）を適切に調整できるようになり、能力制御を容
易に行うことができる。In the structure of the present invention, the vortex tube (or the second four-way switching valve 1)
4 and the vortex tube 3) when the expansion valve 10 is provided in the refrigerant pipe 11 that bypasses the low temperature side flow path, the flow rate of the refrigerant to the vortex tube 3 (in other words, by adjusting the opening degree of the expansion valve 10). If so, the flow rate of the reflux refrigerant to the compressor 1) can be appropriately adjusted, and the capacity control can be easily performed.
【００１７】また、前記ボルテックスチューブ３（ある
いは、第２の四路切換弁１５およびボルテックスチュー
ブ３）を、前記圧縮機１および凝縮器２（あるいは、前
記圧縮機１、第１の四路切換弁１４および室外側熱交換
器）とともに室外側に配設した場合、室内側には蒸発器
４（あるいは、室内側熱交換器）のみが配設されること
になり、室内側の静音化が得られるようになる。The vortex tube 3 (or the second four-way switching valve 15 and the vortex tube 3) is connected to the compressor 1 and the condenser 2 (or the compressor 1 and the first four-way switching valve). 14 and the outdoor heat exchanger), only the evaporator 4 (or the indoor heat exchanger) is installed on the indoor side, and the noise on the indoor side can be obtained. Will be available.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上のように、本願発明によると、凝縮
器２（あるいは、冷房運転時として作用する室外側熱交
換器もしくは暖房運転時に凝縮器として作用する室内側
熱交換器）からの高温液冷媒をボルテックスチューブ３
に供給し、該ボルテックスチューブ３におけるエネルギ
ー分離により高温冷媒と低温冷媒とに分離して、高温冷
媒を圧縮機１の中間圧部１ａに戻し、圧縮機１の吐出温
度を可及的に上昇させる。そして、該可及的に高温高圧
となった冷媒を凝縮器２（あるいは、冷房運転時に凝縮
器として作用する室外側熱交換器もしくは暖房運転時に
凝縮器として作用する室内側熱交換器）に再供給すると
ともに、低温冷媒を蒸発器４（あるいは、暖房運転時に
蒸発器として作用室外側熱交換器もしくは冷房運転時に
蒸発器として作用する室内側熱交換器）へ供給するよう
にしたので、圧縮機１への還流冷媒量が減少することと
なって、圧縮機１の仕事量を低減できるとともに、ボル
テックスチューブ３における等エントロピー膨張に近い
冷媒膨張により蒸発器４（あるいは、暖房運転時に蒸発
器として作用する室外側熱交換器もしくは冷房運転時に
蒸発器として作用する室内側熱交換器）における蒸発能
力を増大させることができる。また、凝縮器２（あるい
は、、冷房運転時に凝縮器として作用する室外側熱交換
器もしくは暖房運転時に凝縮器として作用する室内側熱
交換器）における放熱量が増大して凝縮能力が向上す
る。As described above, according to the present invention, the high temperature from the condenser 2 (or the outdoor heat exchanger acting as the cooling operation or the indoor heat exchanger acting as the condenser during the heating operation). Vortex tube 3 with liquid refrigerant
Is supplied to the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 to separate the high temperature refrigerant and the low temperature refrigerant by energy separation in the vortex tube 3 to increase the discharge temperature of the compressor 1 as much as possible. . Then, the refrigerant having the high temperature and high pressure as much as possible is returned to the condenser 2 (or the outdoor heat exchanger that acts as a condenser during the cooling operation or the indoor heat exchanger that acts as a condenser during the heating operation). In addition to the supply, the low temperature refrigerant is supplied to the evaporator 4 (or the outdoor heat exchanger acting as an evaporator during heating operation or the indoor heat exchanger acting as an evaporator during cooling operation). As a result, the amount of reflux refrigerant to the compressor 1 is reduced, so that the work of the compressor 1 can be reduced, and the expansion of the refrigerant in the vortex tube 3 close to isentropic expansion causes the evaporator 4 (or acts as an evaporator during heating operation). It is possible to increase the evaporation capacity of the outdoor heat exchanger that operates or the indoor heat exchanger that acts as an evaporator during the cooling operation. Further, the amount of heat radiated in the condenser 2 (or the outdoor heat exchanger acting as a condenser during the cooling operation or the indoor heat exchanger acting as a condenser during the heating operation) is increased, and the condensing capacity is improved.
【００１９】その結果、圧縮機１の仕事量を増大させる
ことなく冷凍能力を大幅に向上させることができる。As a result, the refrigerating capacity can be greatly improved without increasing the work of the compressor 1.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾
つかの好適な実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２１】（実施例１）先ず、図１〜図３には、本願
発明の実施例１にかかる冷凍装置の冷媒回路の全体およ
び要部の構成と作用が示されている。(Embodiment 1) First, FIGS. 1 to 3 show the configuration and operation of the entire refrigerant circuit and essential parts of a refrigeration system according to Embodiment 1 of the present invention.
【００２２】本実施例の冷凍装置は、図１に示すよう
に、圧縮機１、凝縮器２、ボルテックスチューブ３およ
び蒸発器４を順次接続した冷媒循環回路Ａを備えてお
り、前記ボルテックスチューブ３の冷媒供給口３ａは前
記凝縮器２の出口側冷媒配管５にに接続されているとと
もに前記ボルテックスチューブ３の高温側出口３ｂおよ
び低温側出口３ｃはそれぞれ前記圧縮機１の中間圧部１
ａ、前記蒸発器４の入口側冷媒配管７に接続されてい
る。そして、前記圧縮機１、凝縮器２およびボルテック
スチューブ３は室外機Ｘ側に配設され、前記蒸発器４は
室内機Ｙ側に配設されている。なお、符号８は上記ボル
テックスチューブ３の高温側出口３ｂの冷媒配管９の途
中に設けられた逆止弁である。As shown in FIG. 1, the refrigerating apparatus of this embodiment is provided with a refrigerant circulation circuit A in which a compressor 1, a condenser 2, a vortex tube 3 and an evaporator 4 are sequentially connected, and the vortex tube 3 is used. Is connected to the outlet side refrigerant pipe 5 of the condenser 2, and the high temperature side outlet 3b and the low temperature side outlet 3c of the vortex tube 3 are respectively the intermediate pressure section 1 of the compressor 1.
a, connected to the inlet side refrigerant pipe 7 of the evaporator 4. The compressor 1, the condenser 2, and the vortex tube 3 are arranged on the outdoor unit X side, and the evaporator 4 is arranged on the indoor unit Y side. Reference numeral 8 is a check valve provided in the middle of the refrigerant pipe 9 of the high temperature side outlet 3b of the vortex tube 3.
【００２３】また、前記ボルテックスチューブ３は、例
えば図２に詳細に示されるように、低温側出口３ｃから
導出される低温冷媒量が高温側出口３ｂから導出される
高温冷媒より相当に多くなるように効果的に設計されて
いる。Further, in the vortex tube 3, as shown in detail in FIG. 2, for example, the amount of low temperature refrigerant discharged from the low temperature side outlet 3c is considerably larger than that of the high temperature refrigerant discharged from the high temperature side outlet 3b. Designed to be effective.
【００２４】すなわち、冷媒供給口３ａを介して管内壁
接線方向に加圧冷媒を噴射すると、同冷媒が渦流をなし
て、管内を旋回することにより、高エネルギーの熱い冷
媒分子は管内周辺に集まり、低エネルギーの冷たい冷媒
分子は管内中央部に集まって２層に分かれて相互に逆方
向に流れるので、冷媒を冷熱２つの成分に分離すること
ができる。該ボルテックスチューブ３は、回転部分がな
いので摩耗や洩れが少なく、構造が簡単で製作が容易で
安価である。また長年月の使用によっても性能が変化し
ない利点がある。That is, when the pressurized refrigerant is injected through the refrigerant supply port 3a in the tangential direction of the inner wall of the tube, the refrigerant forms a vortex and swirls in the tube, so that high-energy hot refrigerant molecules gather around the inside of the tube. Since the low-energy cold refrigerant molecules gather in the central portion of the tube and are divided into two layers and flow in mutually opposite directions, the refrigerant can be separated into two components, cold heat. Since the vortex tube 3 has no rotating portion, it has little wear and leakage, has a simple structure, is easy to manufacture, and is inexpensive. Moreover, there is an advantage that the performance does not change even if it is used for many years.
【００２５】上記の構成の冷凍装置においては、次のよ
うな作用が得られる。In the refrigerating apparatus having the above structure, the following effects can be obtained.
【００２６】即ち、圧縮機１から吐出されたガス冷媒
は、凝縮器２において熱交換されて高温液冷媒とされ、
ボルテックスチューブ３の冷媒供給口３ａに供給され
る。そして、該ボルテックスチューブ３に供給された高
温液冷媒は、ボルテックスチューブ３内において上述の
エネルギー分離（冷熱分離）により高温冷媒と低温冷媒
とに分離される。しかる後、前記高温冷媒は上記圧縮機
１の中間圧部１ａに再供給される一方、低温冷媒は蒸発
器４へ供給される。つまり、本実施例においてはボルテ
ックスチューブ３が膨張機構としても作用することとな
っている。従って、圧縮機１の吸入口へ還流される冷媒
量は圧縮機１の中間圧部１ａへ再供給された分だけ減少
することとなり、また中間圧までの圧縮機１の仕事量が
低減されることとなる。また、圧縮機１からの吐出冷媒
ガス温度そのものも、より高くなるので、放熱量（凝縮
能力）も増大する。That is, the gas refrigerant discharged from the compressor 1 is heat-exchanged in the condenser 2 to be a high temperature liquid refrigerant,
It is supplied to the refrigerant supply port 3 a of the vortex tube 3. Then, the high temperature liquid refrigerant supplied to the vortex tube 3 is separated into a high temperature refrigerant and a low temperature refrigerant in the vortex tube 3 by the energy separation (cold heat separation) described above. Then, the high temperature refrigerant is re-supplied to the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1, while the low temperature refrigerant is supplied to the evaporator 4. That is, in this embodiment, the vortex tube 3 also acts as an expansion mechanism. Therefore, the amount of refrigerant recirculated to the suction port of the compressor 1 is reduced by the amount re-supplied to the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1, and the work amount of the compressor 1 up to the intermediate pressure is reduced. It will be. Further, since the temperature of the refrigerant gas discharged from the compressor 1 itself becomes higher, the amount of heat radiation (condensing capacity) also increases.
【００２７】一方、上記ボルテックスチューブ３におい
ては等エントロピー膨張に近い冷媒膨張が得られる。即
ち、上述の図６に示すような従来の冷凍装置（即ち、膨
張弁１０を用いたもの）においては、図３の１→２→３
→４→１で示すサイクルとなり、２→３のサイクルにお
いて等エンタルピー膨張していたのに対して、本実施例
においては１→２→３′→４→４′→１′で示すサイク
ルとなり、２→３′においては略等エントロピー膨張が
得られるようになるとともに、上記中間圧部１ａに戻し
た分だけ４′→１′に示すようにエンタルピーを稼ぐこ
とができる。従って、蒸発器４における蒸発能力が増大
するとともに凝縮器２における放熱量が増大することと
なる。On the other hand, in the vortex tube 3, refrigerant expansion close to isentropic expansion is obtained. That is, in the conventional refrigeration system as shown in FIG. 6 (that is, the one using the expansion valve 10), 1 → 2 → 3 in FIG.
The cycle shown by → 4 → 1 is equal to the enthalpy expansion in the cycle of 2 → 3, whereas the cycle shown by 1 → 2 → 3 ′ → 4 → 4 ′ → 1 ′ is obtained in this embodiment. In 2 → 3 ′, substantially isentropic expansion can be obtained, and enthalpy can be earned as shown in 4 ′ → 1 ′ by the amount returned to the intermediate pressure portion 1a. Therefore, the evaporation capacity of the evaporator 4 is increased and the heat radiation amount of the condenser 2 is increased.
【００２８】つまり、本実施例の冷凍装置においては、
圧縮機の仕事量を増大させることなく冷凍能力を大幅に
向上させることができる。That is, in the refrigerating apparatus of this embodiment,
The refrigerating capacity can be significantly improved without increasing the work of the compressor.
【００２９】なお、本実施例においては、前記ボルテッ
クスチューブ３を、前記圧縮機１および凝縮器２ととも
に室外側に配設しているため、室内側には蒸発器４のみ
が配設されることとなり、室内側の静音化作用も得られ
る。In this embodiment, since the vortex tube 3 is arranged outside the room together with the compressor 1 and the condenser 2, only the evaporator 4 should be arranged inside the room. Therefore, the noise reduction effect on the indoor side can be obtained.
【００３０】（実施例２）図４には、本願発明の実施例
２にかかる冷凍装置の冷媒回路図が示されている。(Embodiment 2) FIG. 4 shows a refrigerant circuit diagram of a refrigerating apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
【００３１】本実施例の場合、ボルテックスチューブ３
の低温側流路を側路する冷媒配管１１を設け、該冷媒配
管１１に電動膨張弁１０が介設されている。このように
構成すると、電動膨張弁１０の開度調整を行うことによ
り、ボルテックスチューブ３への冷媒流量（換言すれ
ば、圧縮機１への還流冷媒量）を適切に調整できること
となり、能力制御が容易に行えるようになる。その他の
構成および作用効果は実施例１と基本的に同様なので重
複を避けて説明を省略する。In the case of this embodiment, the vortex tube 3
The refrigerant pipe 11 that bypasses the low temperature side flow path is provided, and the electric expansion valve 10 is interposed in the refrigerant pipe 11. With this configuration, by adjusting the opening degree of the electric expansion valve 10, the refrigerant flow rate to the vortex tube 3 (in other words, the reflux refrigerant quantity to the compressor 1) can be appropriately adjusted, and the capacity control can be performed. It will be easy to do. Other configurations, functions and effects are basically the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted to avoid duplication.
【００３２】（実施例３）図５には、本願発明の実施例
３にかかる冷凍装置の冷媒回路図が示されている。(Embodiment 3) FIG. 5 shows a refrigerant circuit diagram of a refrigerating apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
【００３３】本実施例の場合、圧縮機１、第１の四路切
換弁１４、室外側熱交換器４（２）、第２の四路切換弁
１５、ボルテックスチューブ３、前記第２の四路切換弁
１５、室内側熱交換器２（４）および前記第１の四路切
換弁１４を順次接続して冷媒循環回路Ａが構成されてお
り、前記ボルテックスチューブ３の冷媒供給口３ａは前
記第２の四路切換弁１５のを介して熱交換器２（４）又
は２（４）に接続されているとともに、前記ボルテック
スチューブ３の高温側出口３ｂ、低温側出口３ｃは前記
圧縮機１の中間圧部１ａ、前期第２の四路切換弁１５を
介して熱交換器４（２）又は２（４）にそれぞれ接続さ
れている。In the case of this embodiment, the compressor 1, the first four-way switching valve 14, the outdoor heat exchanger 4 (2), the second four-way switching valve 15, the vortex tube 3, the second four-way switching valve are used. The refrigerant switching circuit 15, the indoor heat exchanger 2 (4), and the first four-way switching valve 14 are sequentially connected to constitute a refrigerant circulation circuit A, and the refrigerant supply port 3a of the vortex tube 3 has the above-mentioned structure. It is connected to the heat exchanger 2 (4) or 2 (4) via the second four-way switching valve 15, and the high temperature side outlet 3b and the low temperature side outlet 3c of the vortex tube 3 are the compressor 1 Is connected to the heat exchanger 4 (2) or 2 (4) via the intermediate pressure section 1a and the second four-way switching valve 15 in the previous term.
【００３４】つまり、本実施例の冷凍装置は、第１およ
び第２の四路切換弁１４，１５を切換作動することによ
り、冷媒が実線矢印（冷房運転）あるいは点線矢印（暖
房運転）で示す方向に可逆流通せしめられるヒートポン
プタイプの冷凍回路として構成されている。That is, in the refrigerating apparatus of this embodiment, the refrigerant is indicated by a solid arrow (cooling operation) or a dotted arrow (heating operation) by switching the first and second four-way switching valves 14 and 15. It is configured as a heat pump type refrigeration circuit that can be reversibly distributed in any direction.
【００３５】また、本実施例の場合、前記第２の四路切
換弁１５およびボルテックスチューブ３は、前記圧縮機
１、第１の四路切換弁１４および室内側熱交換器４
（２）とともに室外機Ｘ側に配設され、室内側熱交換器
２（４）は、室内機Ｙ側に配設されている。In the case of the present embodiment, the second four-way switching valve 15 and the vortex tube 3 are the same as the compressor 1, the first four-way switching valve 14 and the indoor heat exchanger 4.
The indoor heat exchanger 2 (4) is arranged together with (2) on the outdoor unit X side, and is arranged on the indoor unit Y side.
【００３６】上記構成の冷凍装置においても、冷暖房各
々の場合において、それぞれ上記と同様の作用が得られ
る。In the refrigerating apparatus having the above structure, the same operation as described above can be obtained in each case of cooling and heating.
【００３７】（実施例４）図６には、本願発明の実施例
４にかかる冷凍装置の冷媒回路図が示されている。(Embodiment 4) FIG. 6 shows a refrigerant circuit diagram of a refrigerating apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
【００３８】本実施例の場合、圧縮機１、第１の四路切
換弁１４、室外側熱交換器４（２）、第２の四路切換弁
１５、ボルテックスチューブ３、前記第２の四路切換弁
１５、室内側熱交換器２（４）および前記第１の四路切
換弁１４を順次接続して冷媒循環回路Ａが構成されてお
り、前記ボルテックスチューブ３の冷媒供給口３ａは前
記第２の四路切換弁１５の高圧側ポート１５ａに接続さ
れているとともに、前記ボルテックスチューブ３の高温
側出口３ｂ、低温側出口３ｃは前記圧縮機１の中間圧部
１ａ、前期第２の四路切換弁１５の低圧側ポート１３ｂ
がそれぞれ接続されている。しかも、前記第２の四路切
換弁１５およびボルテックスチューブ３の低温側流路を
側路する冷媒配管１１には電動膨張弁１０が介設されて
いる。つまり、本実施例の冷凍装置は、第１および第２
の四路切換弁１４，１５を切換作動することにより、冷
媒が実線矢印（冷房運転）あるいは点線矢印（暖房運
転）で示す方向に可逆流通せしめられるヒートポンプタ
イプとされている。In the case of this embodiment, the compressor 1, the first four-way switching valve 14, the outdoor heat exchanger 4 (2), the second four-way switching valve 15, the vortex tube 3, and the second four The refrigerant switching circuit 15, the indoor heat exchanger 2 (4), and the first four-way switching valve 14 are sequentially connected to constitute a refrigerant circulation circuit A, and the refrigerant supply port 3a of the vortex tube 3 has the above-mentioned structure. The high temperature side outlet 3b and the low temperature side outlet 3c of the vortex tube 3 are connected to the high pressure side port 15a of the second four-way switching valve 15, and the high pressure side outlet 3b and the low temperature side outlet 3c are the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 and the second term four. Low pressure side port 13b of the path switching valve 15
Are connected respectively. Moreover, an electric expansion valve 10 is provided in the second four-way switching valve 15 and the refrigerant pipe 11 that bypasses the low temperature side flow path of the vortex tube 3. That is, the refrigeration system of this embodiment has the first and second refrigeration systems.
It is a heat pump type in which the refrigerant is reversibly distributed in the direction indicated by the solid arrow (cooling operation) or the dotted arrow (heating operation) by switching the four-way switching valves 14 and 15.
【００３９】また、本実施例の場合、前記第２の四路切
換弁１５およびボルテックスチューブ３は、前記圧縮機
１、第１の四路切換弁１４および室内側熱交換器２
（４）とともに室外機Ｘ側に配設され、室内側熱交換器
４（２）は室内機Ｙ側に配設されている。Further, in the case of this embodiment, the second four-way switching valve 15 and the vortex tube 3 are the same as the compressor 1, the first four-way switching valve 14 and the indoor heat exchanger 2.
Along with (4), it is arranged on the outdoor unit X side, and the indoor heat exchanger 4 (2) is arranged on the indoor unit Y side.
【００４０】上記構成の冷凍装置においては、次のよう
な作用が得られる。In the refrigerating apparatus having the above structure, the following effects can be obtained.
【００４１】即ち、圧縮機１から吐出されたガス冷媒
は、凝縮器として作用する室外側熱交換器４（２）（冷
房運転時）あるいは室内側熱交換器２（４）（暖房運転
時）において室外空気あるいは室内空気と熱交換して高
温液冷媒とされ、ボルテックスチューブ３の冷媒供給口
３ａに供給される。そして、該ボルテックスチューブ３
に供給された高温液冷媒は、ボルテックスチューブ３内
においてエネルギー分離により高温冷媒と低温冷媒とに
分離される。しかる後、先ず前記高温冷媒は圧縮機１の
中間圧部１ａに供給されて再圧縮されて温度が上昇す
る。そして、該温度が上昇した高温高圧のガス冷媒が上
記凝縮器として作用する室外側熱交換器４（２）（冷房
運転時）あるいは室内側熱交換器２（４）（暖房運転
時）に再供給される一方、低温冷媒は蒸発器として作用
する室内側熱交換器２（４）（冷房運転時）あるいは室
外側熱交換器４（２）（暖房運転時）へ供給される。つ
まり、本実施例においてもボルテックスチューブ３は膨
張機構としても作用することとなっている。従って、圧
縮機１へ還流される冷媒量は室外側熱交換器４（２）あ
るいは室内側熱交換器２（４）へ再供給された分だけ減
少することとなり、圧縮機１の仕事量が低減されること
となる。That is, the gas refrigerant discharged from the compressor 1 is an outdoor heat exchanger 4 (2) acting as a condenser (during cooling operation) or an indoor heat exchanger 2 (4) (during heating operation). In, the heat is exchanged with the outdoor air or the indoor air to obtain a high temperature liquid refrigerant, which is supplied to the refrigerant supply port 3 a of the vortex tube 3. And the vortex tube 3
The high-temperature liquid refrigerant supplied to is separated into a high-temperature refrigerant and a low-temperature refrigerant by energy separation in the vortex tube 3. Then, first, the high temperature refrigerant is supplied to the intermediate pressure portion 1a of the compressor 1 and recompressed, and the temperature rises. Then, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant whose temperature has risen is returned to the outdoor heat exchanger 4 (2) (in cooling operation) or the indoor heat exchanger 2 (4) (in heating operation) that acts as the condenser. On the other hand, the low-temperature refrigerant is supplied to the indoor heat exchanger 2 (4) (during cooling operation) or the outdoor heat exchanger 4 (2) (during heating operation) that functions as an evaporator. That is, also in this embodiment, the vortex tube 3 also acts as an expansion mechanism. Therefore, the amount of refrigerant returned to the compressor 1 is reduced by the amount re-supplied to the outdoor heat exchanger 4 (2) or the indoor heat exchanger 2 (4), and the work of the compressor 1 is reduced. Will be reduced.
【００４２】一方、上記ボルテックスチューブ３におい
ては、図７の１〜１１に示すように上述の実施例１の場
合と同様に等エントロピー膨張に近い冷媒膨張が得られ
る（なお、図７の１〜１１の各部は図６に対応してい
る）。従って、冷暖房能力の向上が図れることとなる。
また、第２の四路切換弁１３およびボルテックスチュー
ブ３の低温側流路を側路する冷媒配管１１に電動膨張弁
１０を介設しているため、電動膨張弁１０の開度調整を
行うことにより、ボルテックスチューブ３への冷媒流量
（換言すれば、圧縮機１への還流冷媒量）を適切に調整
できることとなり、能力制御が容易に行えるようにな
る。その他の作用効果は実施例１〜３と同様である。On the other hand, in the vortex tube 3, as shown in FIGS. 1 to 11, refrigerant expansion close to isentropic expansion is obtained as in the case of the first embodiment (note that 1 to FIG. 11 corresponds to FIG. 6). Therefore, the cooling and heating capacity can be improved.
Further, since the electric expansion valve 10 is provided in the refrigerant pipe 11 that bypasses the low temperature side flow path of the second four-way switching valve 13 and the vortex tube 3, the opening degree of the electric expansion valve 10 should be adjusted. As a result, the flow rate of the refrigerant to the vortex tube 3 (in other words, the amount of the refluxed refrigerant to the compressor 1) can be appropriately adjusted, and the capacity control can be easily performed. Other functions and effects are similar to those of the first to third embodiments.
【００４３】なお、上記各実施例において用いることが
可能な冷媒としては、Ｒ−２２，Ｒ１２，Ｒ−１１，Ｒ
−２１，Ｒ−１１４等のフロン系冷媒、エタン、炭酸ガ
ス、イソブタン、メチルクロライド、アンモニア、亜硫
酸ガス等を用いることが可能であるが、特に、ボルテッ
クスチューブ３におけるエネルギー分離の有効性からす
ると、エタンあるいは炭酸ガスが好ましい。The refrigerants that can be used in the above embodiments are R-22, R12, R-11 and R.
It is possible to use chlorofluorocarbon-based refrigerants such as -21 and R-114, ethane, carbon dioxide gas, isobutane, methyl chloride, ammonia, and sulfurous acid gas, but in particular, from the viewpoint of the effectiveness of energy separation in the vortex tube 3, Ethane or carbon dioxide is preferred.
【００４４】また、上記各実施例においては、１個のボ
ルテックスチューブ３を用いたものについて説明した
が、複数個のボルテックスチューブ３，３・・・を直列
あるいは並列に接続して用いることもでき、そのように
すると、より能力が向上する。In each of the above embodiments, one vortex tube 3 is used, but a plurality of vortex tubes 3, 3 ... Can be connected in series or in parallel. , In doing so, the ability is further improved.
【００４５】本願発明は、上記各実施例の構成に限定さ
れるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て適宜設計変更可能なことは勿論である。The invention of the present application is not limited to the configuration of each of the above-described embodiments, and it goes without saying that the design can be appropriately changed without departing from the scope of the invention.
【図１】本願発明の実施例１にかかる冷凍装置の冷媒回
路図である。FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration system according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の冷媒回路の要部の構造を示す断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of a main part of the refrigerant circuit of FIG.
【図３】本願発明の実施例１にかかる冷凍装置における
冷媒回路の冷媒の状態変化を示すｐ−ｉ線図である。FIG. 3 is a pi diagram showing changes in the state of the refrigerant in the refrigerant circuit in the refrigerating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本願発明の実施例２にかかる冷凍装置の冷媒回
路図である。FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram of the refrigerating apparatus according to the second embodiment of the present invention.
【図５】本願発明の実施例３にかかる冷凍装置の冷媒回
路図である。FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram of a refrigerating apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図６】本願発明の実施例４に係る冷凍装置の冷媒回路
図である。FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram of a refrigerating apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
【図７】本願発明の実施例４に係る冷凍装置の冷媒回路
の冷媒の状態変化を示すｐ−ｉ線図である。FIG. 7 is a pi diagram showing changes in the state of the refrigerant in the refrigerant circuit of the refrigerating apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
【図８】従来一般の冷凍装置の冷媒回路図である。FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram of a conventional general refrigeration system.
１は圧縮機、２は凝縮器、３はボルテックスチューブ、
３ａは冷媒供給口、３ｂは高温側出口、３ｃは低温側出
口、４は蒸発器、５は出口側冷媒配管、６は圧縮機吐出
側冷媒配管、７は蒸発器流入口側冷媒配管、９は圧縮機
中間圧部冷媒配管、１０は膨張弁（電動膨張弁）、１４
は第１の四路切換弁、１５は第２の四路切換弁、１５ａ
は高圧側ポート、１５ｂは低圧側ポート、Ａは冷媒循環
回路、Ｘは室外機、Ｙは室内機。1 is a compressor, 2 is a condenser, 3 is a vortex tube,
3a is a refrigerant supply port, 3b is a high temperature side outlet, 3c is a low temperature side outlet, 4 is an evaporator, 5 is an outlet side refrigerant pipe, 6 is a compressor discharge side refrigerant pipe, 7 is an evaporator inlet side refrigerant pipe, 9 Is a compressor intermediate pressure part refrigerant pipe, 10 is an expansion valve (electric expansion valve), 14
Is a first four-way switching valve, 15 is a second four-way switching valve, 15a
Is a high pressure side port, 15b is a low pressure side port, A is a refrigerant circulation circuit, X is an outdoor unit, and Y is an indoor unit.
Claims (5)
クスチューブ（３）および蒸発器（４）を順次接続して
冷媒循環回路（Ａ）を構成するとともに、前記ボルテッ
クスチューブ（３）の冷媒供給口（３ａ）を前記凝縮器
（２）の出口側冷媒配管（５）に、また同ボルテックス
チューブ（３）の高温側出口（３ｂ）を前記圧縮機
（１）の中間圧部（１ａ）に、さらに同ボルテックスチ
ューブ（３）の低温側出口（３ｃ）を蒸発器（４）の入
口側冷媒配管（７）に、それぞれ接続したことを特徴と
する冷凍装置。1. A refrigerant circulation circuit (A) is constituted by sequentially connecting a compressor (1), a condenser (2), a vortex tube (3) and an evaporator (4), and the vortex tube (3). To the outlet side refrigerant pipe (5) of the condenser (2), and the high temperature side outlet (3b) of the vortex tube (3) to the intermediate pressure section () of the compressor (1). 1a), and the low temperature side outlet (3c) of the vortex tube (3) is further connected to the inlet side refrigerant pipe (7) of the evaporator (4), respectively.
側分離流路を側路する冷媒配管（１１）に膨張弁（１
０）を介設したことを特徴とする前記請求項１記載の冷
凍装置。2. An expansion valve (1) is attached to a refrigerant pipe (11) that bypasses the low temperature side separation flow path of the vortex tube (3).
The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the refrigerating apparatus is provided with 0).
記圧縮機（１）および凝縮器（２）とともに室外側に配
設したことを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍装
置。3. The refrigerating apparatus according to claim 1, wherein the vortex tube (3) is arranged on the outdoor side together with the compressor (1) and the condenser (2).
４）、室外側熱交換器（４）、第２の四路切換弁（１
５）、ボルテックスチューブ（３）、前記第２の四路切
換弁（１５）、室内側熱交換器（４）および前記第１の
四路切換弁（１４）を順次接続して冷媒循環回路（Ａ）
を構成するとともに、前記ボルテックスチューブ（３）
の冷媒供給口（３ａ）を前記第２の四路切換弁（１５）
の高圧側ポート（１５ａ）に接続し、且つ前記ボルテッ
クスチューブ（３）の高温側出口（３ｂ）および低温側
出口（３ｃ）を前記圧縮機（１）の中間圧部（１ａ）お
よび前記第２の四路切換弁（１５）の低圧側ポート（１
５ｂ）にそれぞれ接続したことを特徴とする冷凍装置。4. A compressor (1) and a first four-way switching valve (1
4), outdoor heat exchanger (4), second four-way switching valve (1
5), the vortex tube (3), the second four-way switching valve (15), the indoor heat exchanger (4), and the first four-way switching valve (14) are sequentially connected to each other and the refrigerant circulation circuit ( A)
And the vortex tube (3)
The refrigerant supply port (3a) of the second four-way switching valve (15)
Of the vortex tube (3), and the high temperature side outlet (3b) and the low temperature side outlet (3c) of the vortex tube (3) are connected to the intermediate pressure section (1a) of the compressor (1) and the second side. Low pressure side port (1) of the four-way switching valve (15)
5b) respectively connected to the refrigerating device.
ルテックスチューブ（３）を、前記圧縮機（１）、第１
の四路切換弁（１４）および室外側熱交換器（４）とと
もに室外側に配設したことを特徴とする請求項４又は請
求項５記載の冷凍装置。5. The second four-way switching valve (15) and the vortex tube (3) are connected to the compressor (1) and the first vortex tube (3).
The refrigeration system according to claim 4 or 5, wherein the four-way switching valve (14) and the outdoor heat exchanger (4) are arranged on the outdoor side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11598295A JPH08313072A (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Refrigerating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11598295A JPH08313072A (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Refrigerating apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313072A true JPH08313072A (en) | 1996-11-29 |
Family
ID=14675953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11598295A Pending JPH08313072A (en) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | Refrigerating apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08313072A (en) |
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1995
- 1995-05-15 JP JP11598295A patent/JPH08313072A/en active Pending
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