WO2022113815A1 - 冷凍機 - Google Patents

冷凍機 Download PDF

Info

Publication number
WO2022113815A1
WO2022113815A1 PCT/JP2021/042020 JP2021042020W WO2022113815A1 WO 2022113815 A1 WO2022113815 A1 WO 2022113815A1 JP 2021042020 W JP2021042020 W JP 2021042020W WO 2022113815 A1 WO2022113815 A1 WO 2022113815A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
evaporator
liquid
compressor
refrigerant liquid
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/042020
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大智 吉井
達男 石黒
良枝 栂野
直也 三吉
文平 呉
Original Assignee
三菱重工サーマルシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 filed Critical 三菱重工サーマルシステムズ株式会社
Priority to CN202180078185.6A priority Critical patent/CN116583701A/zh
Priority to US18/038,666 priority patent/US20240035719A1/en
Publication of WO2022113815A1 publication Critical patent/WO2022113815A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/385Dispositions with two or more expansion means arranged in parallel on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/39Dispositions with two or more expansion means arranged in series, i.e. multi-stage expansion, on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/04Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/02Details of evaporators
    • F25B2339/024Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger
    • F25B2339/0242Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger having tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001Ejectors not being used as compression device
    • F25B2341/0011Ejectors with the cooled primary flow at reduced or low pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13Economisers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23Separators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigerator equipped with a liquid film type evaporator.
  • the refrigerator is equipped with a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator.
  • the compressor compresses the refrigerant
  • the condenser heat-exchanges and condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant
  • the expansion valve expands the condensed liquid refrigerant
  • the evaporator expands the refrigerant.
  • the refrigerant is evaporated by exchanging heat with the medium to be cooled.
  • the evaporator is used, for example, to cool the inside of the freezer.
  • the present disclosure is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a refrigerator that suppresses an increase in size and cost of an apparatus.
  • the refrigerator of the present disclosure for achieving the above object expands a compressor that compresses a refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, and the refrigerant condensed by the condenser.
  • the refrigerator of the present disclosure it is possible to suppress the increase in size and cost of the apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the third embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the fourth embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the sixth embodiment.
  • the present disclosure is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present embodiment also includes a combination of the respective embodiments. Further, the components in the embodiment include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that are, those in a so-called equal range.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the first embodiment.
  • the refrigerator 10 includes a compressor 11, a condenser 12, an expansion valve (expansion) 13, an evaporator 14, and an ejector 15.
  • a subcooler (heat exchanger) may be provided between the condenser 12 and the expansion valve 13.
  • the compressor 11 is a single-stage compressor, and is driven by, for example, an electric motor 21.
  • the compressor 11 is connected to the condenser 12 by the refrigerant path 31.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant gas (refrigerant) 101 to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant gas (refrigerant) 102.
  • the condenser 12 is connected to the expansion valve 13 by the refrigerant path 32.
  • the condenser 12 cools the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 compressed by the compressor 11 to condense it to generate the refrigerant liquid (refrigerant) 103.
  • the expansion valve 13 is connected to the ejector 15 by the refrigerant path 33.
  • the expansion valve 13 expands by depressurizing the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12 to generate a low-pressure refrigerant liquid (refrigerant) 104.
  • the ejector 15 is connected to the evaporator 14 by the refrigerant path 34.
  • the ejector 15 injects the low-pressure refrigerant liquid 104 expanded by the expansion valve 13 onto the refrigerant path 34 side as the refrigerant liquid (refrigerant) 105.
  • the ejector 15 sucks the refrigerant liquid (refrigerant) 106 stored in the evaporator 14 by utilizing the pressure difference between the refrigerant liquid 104 and the refrigerant liquid (refrigerant) 105.
  • the evaporator 14 is connected to the compressor 11 by the refrigerant path 35.
  • the evaporator 14 is a liquid film type.
  • the refrigerant liquids 104 and 105 are a refrigerant liquid or a two-phase refrigerant.
  • the evaporator 14 has a casing 22, a large number of heat transfer tubes 23, a refrigerant supply unit 24, and a refrigerant discharge unit 25.
  • a large number of heat transfer tubes 23 are arranged inside the casing 22.
  • a large number of heat transfer tubes 23 are arranged along the horizontal direction and at predetermined intervals from each other.
  • a cooling medium flows inside a large number of heat transfer tubes 23.
  • the refrigerant supply unit 24 is provided in the upper part of the casing 22 and is connected to the downstream end portion of the refrigerant path 34.
  • the refrigerant discharge unit 25 is arranged on the upper part of the casing 22 adjacent to the refrigerant supply unit 24.
  • the refrigerant discharge portion 25 is connected to the upstream end portion of the refrigerant path 35. Further, the lower part of the casing 22 and the ejector 15 are connected by a refrigerant path 36.
  • the ejector 15 has, for example, a body, a diffuser, and a nozzle.
  • a diffuser communicates with the body, and a nozzle is provided in the body.
  • the refrigerant path 36 is connected to the body, the refrigerant path 34 is connected to the diffuser, and the refrigerant path 33 is connected to the nozzle. Therefore, when the refrigerant liquid 104 from the refrigerant path 33 is ejected from the nozzle at high speed, it is discharged from the diffuser to the refrigerant path 34 as the refrigerant liquid 105.
  • the ejector 15 is not limited to this configuration.
  • the evaporator 14 evaporates the refrigerant liquid 105 containing the refrigerant liquid 106 to generate the refrigerant gas (refrigerant) 101.
  • the refrigerant supply unit 24 causes the refrigerant liquid 105 supplied from the refrigerant path 34 to flow down in the casing 22.
  • the flowing refrigerant liquid 105 comes into contact with a large number of heat transfer tubes 23 through which the cooling medium flows, and a part of the refrigerant liquid 105 evaporates to become the refrigerant gas 101, and the rest becomes the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the casing 22.
  • the refrigeration cycle by the refrigerator 10 is a single-stage refrigeration cycle.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant gas 101 from the evaporator 14 into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 (compression stroke).
  • the condenser 12 condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 into a refrigerant liquid 103 (condensation stroke).
  • the expansion valve 13 expands the condensed refrigerant liquid 103 to obtain a low-pressure refrigerant liquid 104 (expansion stroke).
  • the ejector 15 ejects the low-pressure refrigerant liquid 104 toward the evaporator 14.
  • the suction force generated by the ejection of the refrigerant liquid 104 acts on the refrigerant path 36, and the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the evaporator 14 is sucked through the refrigerant path 36. That is, the ejector 15 supplies the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the evaporator 14 together with the refrigerant liquid 104 expanded by the expansion valve 13.
  • the evaporator 14 flows down the refrigerant liquid 105 from the refrigerant supply unit 24 and brings the liquid phase portion of the refrigerant liquid 105 into contact with a large number of heat transfer tubes 23 to generate the refrigerant gas 101 (evaporation stroke) and generate the refrigerant gas 101. Is supplied to the compressor 11. Further, in the evaporator 14, the unevaporated refrigerant liquid 106 is stored in the lower part of the casing 22, but as described above, it is returned to the refrigerant supply unit 24 by the ejector 15.
  • the temperature and pressure of the refrigerant liquid 105 supplied to the evaporator 14 need to be adjusted to a predetermined temperature and a predetermined pressure.
  • the temperature and pressure of the refrigerant liquid 105 supplied to the evaporator 14 have been adjusted by expanding the refrigerant liquid 103 with the expansion valve 13 to reduce the pressure.
  • the temperature and pressure of the refrigerant liquid 105 supplied to the evaporator 14 are adjusted by expanding the refrigerant liquid 103 by the expansion valve 13 and the ejector 15 to reduce the pressure. That is, a part of the pressure loss in the expansion valve 13, which has been discarded in the past, is used as the operating power of the ejector 15.
  • the refrigerant liquid 106 collected in the lower part of the evaporator 14 can be returned to the refrigerant supply unit 24 without using a separate pump or the like.
  • the opening degree of the expansion valve 13 may be adjustable, and the pressure drop distribution by the expansion valve 13 and the ejector 15 may be adjustable.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the second embodiment.
  • the members having the same functions as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the refrigerator 10A includes a compressor 41, a condenser 12, an expansion valve 42, an evaporator 14, an ejector 15, and an economizer (first gas-liquid separator). ) 43.
  • the compressor 41 is a multi-stage compressor (in this embodiment, a two-stage compressor), and has a first compressor 51 and a second compressor 52.
  • the compressor 41 is driven by, for example, an electric motor 21.
  • the first compressor 51 and the second compressor 52 are connected by a refrigerant path 53.
  • the second compressor 52 is connected to the condenser 12 by the refrigerant path 31.
  • the compressor 41 compresses the refrigerant gas 101 to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 cools the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 compressed by the compressor 41 to condense it to generate the refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 42 has a first expansion valve 54 and a second expansion valve 55.
  • the first expansion valve 54 and the second expansion valve 55 are arranged in series with the discharge path of the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12.
  • the economizer 43 is arranged between the first expansion valve 54 and the second expansion valve 55. That is, the condenser 12 is connected to the first expansion valve 54 by the refrigerant path 32.
  • the first expansion valve 54 is connected to the economizer 43 by the refrigerant path 56.
  • the economizer 43 is connected to the second expansion valve 55 by the refrigerant path 57, and is connected to the refrigerant path 53 by the refrigerant path 58.
  • the second expansion valve 55 is connected to the ejector 15 by the refrigerant path 33.
  • the first expansion valve 54 expands the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12 to reduce the pressure to generate a low-pressure refrigerant liquid (refrigerant) 111.
  • the economizer 43 separates the low-pressure refrigerant liquid 111 into a refrigerant liquid (refrigerant) 112 and a refrigerant gas (refrigerant) 113.
  • the second expansion valve 55 expands the refrigerant liquid 112 to reduce the pressure to generate the low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the refrigerant gas 113 is supplied to the second compressor 52.
  • the ejector 15 is connected to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14 by the refrigerant path 34, and is connected to the lower part of the casing 22 by the refrigerant path 36.
  • the ejector 15 injects the low-pressure refrigerant liquid 104 expanded by the second expansion valve 55 as the refrigerant liquid 105 toward the refrigerant path 34.
  • the ejector 15 generates a flow velocity difference and a pressure difference in the refrigerant liquid 104 and sucks the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14.
  • the evaporator 14 is connected to the compressor 11 by the refrigerant path 35.
  • the evaporator 14 is a liquid film type.
  • the evaporator 14 evaporates the refrigerant liquid 105 including the refrigerant liquid 106 to generate the refrigerant gas 101.
  • a part of the refrigerant liquid 105 evaporates to become the refrigerant gas 101 and is supplied to the compressor 41, and the rest becomes the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the casing 22.
  • the refrigeration cycle by the refrigerator 10A is a two-stage compression two-stage expansion refrigeration cycle.
  • the compressor 41 compresses the refrigerant gas 101 from the evaporator 14 into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 into a refrigerant liquid 103.
  • the first expansion valve 54 expands the condensed refrigerant liquid 103 to obtain a low-pressure refrigerant liquid 111.
  • the economizer 43 separates the low-pressure refrigerant liquid 111 into a refrigerant liquid 112 and a refrigerant gas (refrigerant) 113, and supplies the refrigerant gas 113 to the second compressor 52.
  • the second expansion valve 55 expands the refrigerant liquid 112 to reduce the pressure to generate the low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the ejector 15 ejects the low-pressure refrigerant liquid 104 toward the evaporator 14 and sucks the refrigerant liquid 106 below the evaporator 14.
  • the ejector 15 supplies the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the evaporator 14 together with the refrigerant liquid 104 expanded by the expansion valve 13.
  • the evaporator 14 partially evaporates the refrigerant liquid 105 to generate the refrigerant gas 101, which is supplied to the compressor 11.
  • the unevaporated refrigerant liquid 106 is stored in the lower part of the casing 22, but is returned to the refrigerant supply unit 24 by the ejector 15.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the third embodiment.
  • the members having the same functions as those of the second embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the refrigerator 10B includes a compressor 41, a condenser 12, an expansion valve 44, an evaporator 14, an ejector 15, and an economizer (first heat exchanger). It is equipped with 45.
  • the compressor 41 has a first compressor 51 and a second compressor 52.
  • the first compressor 51 and the second compressor 52 are connected by a refrigerant path 53.
  • the second compressor 52 is connected to the condenser 12 by the refrigerant path 31.
  • the compressor 41 compresses the refrigerant gas 101 to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 cools the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 compressed by the compressor 41 to condense it to generate the refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 44 has a first expansion valve 61 and a second expansion valve 62.
  • the first expansion valve 61 and the second expansion valve 62 are arranged in parallel with the discharge path of the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12.
  • the economizer 45 is arranged between the first expansion valve 61 and the second expansion valve 62. That is, the condenser 12 is connected to the two branched refrigerant paths 63 and 64.
  • One of the refrigerant paths 63 is connected to the first expansion valve 61, and the first expansion valve 61 is connected to the refrigerant path 53 by the refrigerant path 65.
  • the other refrigerant path 64 is connected to the second expansion valve 62, and the second expansion valve 62 is connected to the ejector 15 by the refrigerant path 33.
  • the economizer 45 is provided between the refrigerant paths 64 and 65.
  • the first expansion valve 61 expands the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12 to reduce the pressure to generate a low-pressure refrigerant liquid (refrigerant) 121.
  • the economizer 45 generates a refrigerant gas (refrigerant) 122 by exchanging heat between the refrigerant liquid (second refrigerant) 103 flowing through the refrigerant path 64 and the refrigerant liquid (first refrigerant) 121 flowing through the refrigerant path 65. do.
  • the refrigerant gas 122 is supplied to the second compressor 52.
  • the second expansion valve 62 expands the refrigerant liquid 123 heat-exchanged by the economizer 45 to reduce the pressure to generate the low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the ejector 15 is connected to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14 by the refrigerant path 34, and is connected to the lower part of the casing 22 by the refrigerant path 36.
  • the ejector 15 injects the low-pressure refrigerant liquid 104 expanded by the second expansion valve 62 as the refrigerant liquid 105 toward the refrigerant path 34.
  • the ejector 15 generates a flow velocity difference and a pressure difference in the refrigerant liquid 104 and sucks the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14.
  • the evaporator 14 is connected to the compressor 11 by the refrigerant path 35.
  • the evaporator 14 is a liquid film type.
  • the evaporator 14 evaporates the refrigerant liquid 105 including the refrigerant liquid 106 to generate the refrigerant gas 101.
  • a part of the refrigerant liquid 105 evaporates to become the refrigerant gas 101 and is supplied to the compressor 41, and the rest becomes the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the casing 22.
  • the refrigeration cycle by the refrigerator 10B is a two-stage compression one-stage expansion refrigeration cycle.
  • the compressor 41 compresses the refrigerant gas 101 from the evaporator 14 into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 into a refrigerant liquid 103.
  • the first expansion valve 61 expands the condensed refrigerant liquid 103 to obtain a low-pressure refrigerant liquid 121.
  • the economizer 45 exchanges heat between the refrigerant liquid 103 and the refrigerant liquid 121 to generate the refrigerant gas 122, and supplies the refrigerant gas 122 to the second compressor 52.
  • the second expansion valve 62 expands the refrigerant liquid 123 to reduce the pressure to generate the low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the ejector 15 ejects the low-pressure refrigerant liquid 104 toward the evaporator 14 and sucks the refrigerant liquid 106 below the evaporator 14. That is, the ejector 15 supplies the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the evaporator 14 together with the refrigerant liquid 104 expanded by the expansion valve 13.
  • the evaporator 14 partially evaporates the refrigerant liquid 105 to generate the refrigerant gas 101, which is supplied to the compressor 11. Further, in the evaporator 14, the unevaporated refrigerant liquid 106 is stored in the lower part of the casing 22, but is returned to the refrigerant supply unit 24 by the ejector 15.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the fourth embodiment.
  • the members having the same functions as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the refrigerator 10C includes a compressor 11, a condenser 12, an expansion valve 13, an evaporator 14, an ejector 15, and an auxiliary pump 46.
  • the compressor 11 is connected to the condenser 12 by the refrigerant path 31.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant gas 101 to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 is connected to the expansion valve 13 by the refrigerant path 32.
  • the condenser 12 cools the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 compressed by the compressor 11 to condense it to generate the refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 13 is connected to the ejector 15 by the refrigerant path 33.
  • the expansion valve 13 expands the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12 to reduce the pressure to generate the low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the ejector 15 is connected to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14 by the refrigerant path 34, and is connected to the lower part of the casing 22 by the refrigerant path 36.
  • the ejector 15 injects the low-pressure refrigerant liquid 104 expanded by the second expansion valve 62 as the refrigerant liquid 105 toward the refrigerant path 34.
  • the ejector 15 generates a flow velocity difference and a pressure difference in the refrigerant liquid 104 and sucks the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14.
  • the auxiliary pump 46 is driven by an electric motor.
  • the auxiliary pump 46 supplies the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the refrigerant path 34 as the discharge path of the ejector 15.
  • the lower part of the casing 22 in the evaporator 14 and the refrigerant path 34 are connected by the refrigerant path 71.
  • the auxiliary pump 46 is provided in the refrigerant path 71.
  • the evaporator 14 is connected to the compressor 11 by the refrigerant path 35.
  • the evaporator 14 is a liquid film type.
  • the evaporator 14 evaporates the refrigerant liquid 105 including the refrigerant liquid 106 to generate the refrigerant gas 101.
  • a part of the refrigerant liquid 105 evaporates to become the refrigerant gas 101 and is supplied to the compressor 41, and the rest becomes the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the casing 22.
  • the refrigeration cycle by the refrigerator 10C is a single-stage refrigeration cycle.
  • the compressor 41 compresses the refrigerant gas 101 from the evaporator 14 into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 into a refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 13 expands the condensed refrigerant liquid 103 to obtain a low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the ejector 15 ejects the low-pressure refrigerant liquid 104 toward the evaporator 14 and sucks the refrigerant liquid 106 below the evaporator 14.
  • the auxiliary pump 46 supplies the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the refrigerant path 34. That is, the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 is supplied to the evaporator 14 together with the refrigerant liquid 104 expanded by the expansion valve 13 by the ejector 15 and the auxiliary pump 46. The evaporator 14 partially evaporates the refrigerant liquid 105 to generate the refrigerant gas 101, which is supplied to the compressor 11. Further, in the evaporator 14, the unevaporated refrigerant liquid 106 is stored in the lower part of the casing 22, but is returned to the refrigerant supply unit 24 by the ejector 15 and the auxiliary pump 46.
  • the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the evaporator 14 is returned to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14 by the ejector 15 and the auxiliary pump 46. At this time, if the pressure difference between the inlet portion of the ejector 15 (outlet portion of the expansion valve 13) and the inlet portion of the evaporator 14 is equal to or more than a predetermined value, the refrigerant liquid 106 at the lower part of the evaporator 14 is evaporated only by the ejector 15. It can be returned to the refrigerant supply unit 24 of the vessel 14.
  • the evaporator 15 alone uses only the required amount of the refrigerant liquid 106 at the lower part of the evaporator 14. It becomes difficult to return to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14.
  • the auxiliary pump 46 is auxiliaryly used, and the refrigerant liquid 106 at the lower part of the evaporator 14 is returned to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14 by the ejector 15 and the auxiliary pump 46.
  • the auxiliary pump 46 To operate. Further, when the refrigerating machine 10C is in partial load operation, the pressure difference between the inlet portion of the ejector 15 and the inlet portion of the evaporator 14 is small, and the required amount of the refrigerant liquid 106 at the lower part of the evaporator 14 is obtained only by operating the ejector 15. Only when it is difficult to return to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14, the auxiliary pump 46 is operated.
  • a sensor for detecting the storage amount of the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the casing 22 in the evaporator 14 is provided, and the control device is an auxiliary pump according to the storage amount of the refrigerant liquid 106 detected by the sensor.
  • the operation of the 46 may be controlled. That is, the control device operates the auxiliary pump 46 when the storage amount of the refrigerant liquid 106 is preset and exceeds the upper limit storage amount, and when the storage amount of the refrigerant liquid 106 is preset and falls below the lower limit storage amount, the auxiliary pump 46 is assisted. The operation of the pump 46 is stopped.
  • the control by the control device may be manually performed by the operator.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the fifth embodiment.
  • the members having the same functions as those of the fourth embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the refrigerator 10D includes a compressor 11, a condenser 12, an expansion valve 13, an evaporator 14, an ejector 15, and a bubble pump (auxiliary pump) 47. To prepare for.
  • the compressor 11 is connected to the condenser 12 by the refrigerant path 31.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant gas 101 to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 is connected to the expansion valve 13 by the refrigerant path 32.
  • the condenser 12 cools the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 compressed by the compressor 11 to condense it to generate the refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 13 is connected to the ejector 15 by the refrigerant path 33.
  • the expansion valve 13 expands the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12 to reduce the pressure to generate the low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the ejector 15 is connected to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14 by the refrigerant path 34, and is connected to the lower part of the casing 22 by the refrigerant path 36.
  • the ejector 15 injects the low-pressure refrigerant liquid 104 expanded by the second expansion valve 62 as the refrigerant liquid 105 toward the refrigerant path 34.
  • the ejector 15 generates a flow velocity difference and a pressure difference in the refrigerant liquid 104 and sucks the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14.
  • the bubble pump 47 supplies the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the refrigerant path 34 as the discharge path of the ejector 15.
  • a bubble pump 47 is provided below the casing 22 in the evaporator 14.
  • the bubble pump 47 is connected to the refrigerant path 34 by the refrigerant path 72, and an on-off valve 73 is provided in the refrigerant path 72.
  • the bubble pump 47 has a U-shape, one end of which is connected to the lower part of the casing 22 in the evaporator 14, and the other end of which is connected to the refrigerant path 72.
  • the refrigerant path 74 is provided by branching from the refrigerant path 31 connecting the compressor 11 and the condenser 12.
  • the refrigerant path 74 is provided with an on-off valve 75 and is connected to the lower part of the bubble pump 47.
  • the refrigerant gas (refrigerant) 102 is supplied from the refrigerant path 74 to the lower part of the U-shape.
  • the bubble pump 47 utilizes the difference in specific gravity between the refrigerant gas 102 supplied to the lower portion and the refrigerant liquid 106 stored in the lower portion of the evaporator 14, so that the refrigerant gas 102 passes the refrigerant liquid 106 of the evaporator 14 to the refrigerant path. It is supplied to the refrigerant path 34 by 72.
  • the evaporator 14 is connected to the compressor 11 by the refrigerant path 35.
  • the evaporator 14 is a liquid film type.
  • the evaporator 14 evaporates the refrigerant liquid 105 including the refrigerant liquid 106 to generate the refrigerant gas 101.
  • a part of the refrigerant liquid 105 evaporates to become the refrigerant gas 101 and is supplied to the compressor 41, and the rest becomes the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the casing 22.
  • the refrigeration cycle by the refrigerator 10D is a single-stage refrigeration cycle.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant gas 101 from the evaporator 14 into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 into a refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 13 expands the condensed refrigerant liquid 103 to obtain a low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the ejector 15 ejects the low-pressure refrigerant liquid 104 toward the evaporator 14 and sucks the refrigerant liquid 106 below the evaporator 14.
  • the bubble pump 47 operates, and the refrigerant liquid 106 of the evaporator 14 is supplied from the refrigerant path 72 to the refrigerant path 34 by the refrigerant gas 102. That is, the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 is supplied to the evaporator 14 together with the refrigerant liquid 104 expanded by the expansion valve 13 by the ejector 15 and the bubble pump 47. The evaporator 14 partially evaporates the refrigerant liquid 105 to generate the refrigerant gas 101, which is supplied to the compressor 11. Further, in the evaporator 14, the unevaporated refrigerant liquid 106 is stored in the lower part of the casing 22, but is returned to the refrigerant supply unit 24 by the ejector 15 and the auxiliary pump 46.
  • the operating conditions of the bubble pump 47 are the same as those of the auxiliary pump 46 described in the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the refrigerator of the sixth embodiment.
  • the members having the same functions as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the refrigerator 10E includes a compressor 11, a condenser 12, an expansion valve 13, an evaporator 14, an ejector 15, and a plate heat exchanger (second).
  • a heat exchanger) 48 and a gas-liquid separator (second gas-liquid separator) 49 are provided.
  • the compressor 11 is connected to the condenser 12 by the refrigerant path 31.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant gas 101 to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 is connected to the expansion valve 13 by the refrigerant path 32.
  • the condenser 12 cools the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 compressed by the compressor 11 to condense it to generate the refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 13 is connected to the plate heat exchanger by the refrigerant path 81.
  • the expansion valve 13 expands the refrigerant liquid 103 condensed by the condenser 12 to reduce the pressure to generate the low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the plate heat exchanger 48 is connected to the gas-liquid separator 49 by the refrigerant path 82.
  • the gas-liquid separator 49 is connected to the ejector 15 by the refrigerant path 33, and is connected to the refrigerant path 53 by the refrigerant path 83.
  • the plate heat exchanger 48 heats the low-pressure refrigerant liquid 104 and discharges it as the refrigerant liquid 141. At this time, a part of the low-pressure refrigerant liquid 104 evaporates to become a refrigerant gas.
  • the gas-liquid separator 49 separates the refrigerant liquid 141 into the refrigerant liquid 104 and the refrigerant gas (refrigerant) 142.
  • the refrigerant liquid 104 is supplied to the ejector 15, and the refrigerant gas 142 is supplied to the compressor 11.
  • the ejector 15 is connected to the refrigerant supply unit 24 of the evaporator 14 by the refrigerant path 34, and is connected to the lower part of the casing 22 by the refrigerant path 36.
  • the ejector 15 injects the low-pressure refrigerant liquid 104 expanded by the second expansion valve 62 as the refrigerant liquid 105 toward the refrigerant path 34.
  • the ejector 15 generates a flow velocity difference and a pressure difference in the refrigerant liquid 104 and sucks the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14.
  • the auxiliary pump 46 supplies the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the refrigerant path 34 of the ejector 15.
  • the lower part of the casing 22 in the evaporator 14 and the refrigerant path 34 are connected by the refrigerant path 71.
  • the auxiliary pump 46 is provided in the refrigerant path 71.
  • the evaporator 14 is connected to the compressor 11 by the refrigerant path 35.
  • the evaporator 14 is a liquid film type.
  • the evaporator 14 evaporates the refrigerant liquid 105 including the refrigerant liquid 106 to generate the refrigerant gas 101.
  • a part of the refrigerant liquid 105 evaporates to become the refrigerant gas 101 and is supplied to the compressor 41, and the rest becomes the refrigerant liquid 106 stored in the lower part of the casing 22.
  • the refrigeration cycle by the refrigerator 10E is a single-stage refrigeration cycle.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant gas 101 from the evaporator 14 into a high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102.
  • the condenser 12 condenses the high-temperature and high-pressure refrigerant gas 102 into a refrigerant liquid 103.
  • the expansion valve 13 expands the condensed refrigerant liquid 103 to obtain a low-pressure refrigerant liquid 104.
  • the plate heat exchanger 48 heats the refrigerant liquid 104 to obtain the refrigerant liquid 141, and the gas-liquid separator 49 separates the refrigerant liquid 141 into the refrigerant liquid 104 and the refrigerant gas 142.
  • the refrigerant liquid 104 is supplied to the ejector 15, and the refrigerant gas 142 is supplied to the compressor 11.
  • the ejector 15 ejects the low-pressure refrigerant liquid 104 toward the evaporator 14 and sucks the refrigerant liquid 106 below the evaporator 14.
  • the auxiliary pump 46 operates as needed to supply the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 to the refrigerant path 34. That is, the refrigerant liquid 106 stored in the evaporator 14 is supplied to the evaporator 14 together with the refrigerant liquid 104 expanded by the expansion valve 13 by the ejector 15 and the auxiliary pump 46.
  • the evaporator 14 partially evaporates the refrigerant liquid 105 to generate the refrigerant gas 101, which is supplied to the compressor 11. Further, in the evaporator 14, the unevaporated refrigerant liquid 106 is stored in the lower part of the casing 22, but is returned to the refrigerant supply unit 24 by the ejector 15 and the auxiliary pump 46.
  • the refrigerator includes compressors 11 and 41 for compressing the refrigerant, a condenser 12 for condensing the refrigerant compressed by the compressors 11 and 41, and an expansion valve (expansor) for expanding the refrigerant condensed by the condenser 12. 13, 42, 44, a liquid film type evaporator 14 that evaporates the refrigerant expanded by the expansion valves 13, 42, 44, and the refrigerant stored in the evaporator 14 by utilizing the pressure difference between the inlet and the outlet. It is provided with an ejector 15 for suction.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant
  • the condenser 12 condenses the refrigerant
  • the expansion valve 13 expands the refrigerant
  • the liquid film type evaporator 14 evaporates the refrigerant.
  • the ejector 15 sucks the refrigerant stored in the evaporator 14 by utilizing the pressure difference between the inlet and the outlet, and supplies the refrigerant to the evaporator 14. That is, by utilizing a part of the pressure loss in the expansion valve 13 as the operating power of the ejector 15, the refrigerant can be circulated in the evaporator 14. Therefore, it is not necessary to use a separate pump or the like, and it is possible to suppress the increase in size and cost of the device.
  • the compressor 41 is a multi-stage compressor, and the expansion valve 42 is arranged in series with the refrigerant paths (discharge paths) 32, 56, 57 of the refrigerant condensed by the condenser 12.
  • the first expansion valve 54 and the second expansion valve 55 are provided, and the refrigerant gas separated from the refrigerant between the first expansion valve 54 and the second expansion valve 55 is transferred to the second and subsequent stages of the compressor 41.
  • An economizer (first gas-liquid separator) 43 to be supplied is provided.
  • the compressor 41 is a multi-stage compressor, and the expansion valve 44 is arranged in parallel with the refrigerant paths (discharge paths) 63 and 64 of the refrigerant condensed by the condenser 12. It has a first expansion valve 61 and a second expansion valve 62, and has a refrigerant liquid (first refrigerant) 121 after being expanded by the first expansion valve 61 and a refrigerant liquid (first) before being expanded by the second expansion valve 62.
  • An economizer (first heat exchanger) 45 is provided that exchanges heat with the (2 refrigerant) 103 and supplies the refrigerant gas (first refrigerant) 122 to the second and subsequent stages of the compressor 41.
  • the refrigerator according to the fourth aspect is provided with an auxiliary pump 46 that supplies the refrigerant stored in the evaporator 14 to the refrigerant path (discharge path) 65 of the ejector 15.
  • auxiliary pump 46 that supplies the refrigerant stored in the evaporator 14 to the refrigerant path (discharge path) 65 of the ejector 15.
  • the refrigerator according to the fifth aspect is provided with a bubble pump 47 as an auxiliary pump.
  • a bubble pump 47 as an auxiliary pump.
  • the refrigerator according to the fourth aspect and the fifth aspect is provided with a control device that controls the operation of the auxiliary pump 46 and the bubble pump 47 according to the amount of the refrigerant stored in the evaporator 14. This makes it possible to properly circulate the refrigerant in the evaporator 14 regardless of the operating state of the refrigerator.
  • the refrigerator according to the sixth aspect is air from a plate type heat exchanger (second heat exchanger) 48 that evaporates the refrigerant expanded by the expansion valve 13 and a refrigerant that has been heat exchanged by the plate type heat exchanger 48.
  • a gas-liquid separator (second gas-liquid separator) 49 that supplies the liquid-separated refrigerant to the compressor 11 is provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

冷凍機において、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器により凝縮された冷媒を膨張させる膨張機と、膨張機で膨張された冷媒を蒸発させる液膜式の蒸発器と、膨張機で膨張された冷媒に流速差と圧力差を発生させて蒸発器に貯留された冷媒を吸引するエダクタと、を備える。

Description

冷凍機
 本開示は、液膜式の蒸発器を備える冷凍機に関するものである。
 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。
 冷凍機で用いられる蒸発器として、満液式のものがある。満液式の蒸発器は、ケーシング内の冷媒液に伝熱管を浸漬させ、プール沸騰により冷媒液を蒸発させる。そのため、ケーシングの内部において多量の冷媒液を貯留させる必要があり、コストが増加してしまう。一方で、蒸発器として、液膜式のものがある。液膜式の蒸発器は、ケーシング内で伝熱管に冷媒液を流下させて冷媒液を蒸発させる。そのため、ケーシングの内部において多量の冷媒液を貯留させる必要がなく、冷媒保有量を低減することができる。
 このような従来の蒸発器としては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。
特開2019-158203号公報 特開2004-239493号公報
 ところが、上述した液膜式の蒸発器は、蒸発量以上の冷媒液を伝熱管に対して流下させる必要が有り、ケーシングの下部に未蒸発の冷媒液が溜まる。そのため、未蒸発の冷媒液をポンプなどによりケーシングの上部に循環させる必要があり、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。
 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冷凍機を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するための本開示の冷凍機は、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液膜式の蒸発器と、入口と出口の圧力差を利用して前記蒸発器に貯留された前記冷媒を吸引するエダクタと、を備える。
 本開示の冷凍機によれば、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。
図1は、第1実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。 図2は、第2実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。 図3は、第3実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。 図4は、第4実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。 図5は、第5実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。 図6は、第6実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。
 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。
[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。
 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、エダクタ15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。
 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。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)101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス(冷媒)102を生成する。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102を冷却することで凝縮させて冷媒液(冷媒)103を生成する。膨張弁13は、冷媒経路33によりエダクタ15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103を減圧されることで膨張して低圧の冷媒液(冷媒)104を生成する。
 エダクタ15は、冷媒経路34により蒸発器14に連結される。エダクタ15は、膨張弁13により膨張された低圧の冷媒液104を冷媒経路34側に冷媒液(冷媒)105として噴射する。このとき、エダクタ15は、冷媒液104と冷媒液(冷媒)105の圧力差を利用して蒸発器14に貯留された冷媒液(冷媒)106を吸引する。蒸発器14は、冷媒経路35により圧縮機11に連結される。蒸発器14は、液膜式である。なお、冷媒液104,105は、冷媒液または二相冷媒である。
 蒸発器14は、ケーシング22と、多数の伝熱管23と、冷媒供給部24と、冷媒排出部25とを有する。ケーシング22は、内部に多数の伝熱管23が配置される。多数の伝熱管23は、水平方向に沿うと共に互いに所定間隔を空けて配置される。多数の伝熱管23は、内部に被冷却媒体が流れる。冷媒供給部24は、ケーシング22の上部に設けられ、冷媒経路34における下流側の端部が連結される。冷媒排出部25は、ケーシング22の上部に冷媒供給部24に隣接して配置される。冷媒排出部25は、冷媒経路35における上流側の端部が連結される。また、ケーシング22の下部とエダクタ15とは、冷媒経路36により連結される。
 エダクタ15は、図示しないが、例えば、ボディと、ディフューザと、ノズルとを有する。エダクタ15は、ボディにディフューザが連通し、ボディ内にノズルが設けられる。そして、ボディに冷媒経路36が連結され、ディフューザに冷媒経路34が連結され、ノズルに冷媒経路33が連結される。そのため、冷媒経路33からの冷媒液104がノズルから高速で噴射されると、ディフューザから冷媒経路34に冷媒液105として排出される。このとき、ボディの内部が低圧となり、冷媒経路36を介して冷媒液106を吸引し、ディフューザから冷媒経路34に冷媒液105として排出される。なお、エダクタ15は、この構成に限定されるものではない。
 蒸発器14は、冷媒液106を含む冷媒液105を蒸発して冷媒ガス(冷媒)101を生成する。冷媒供給部24は、冷媒経路34から供給された冷媒液105をケーシング22内で流下する。流下した冷媒液105は、内部を被冷却媒体が流れる多数の伝熱管23に接触し、一部が蒸発して冷媒ガス101となり、残りがケーシング22の下部に貯留される冷媒液106となる。
<冷凍機の冷凍サイクル>
 冷凍機10による冷凍サイクルは、単段冷凍サイクルである。圧縮機11は、蒸発器14からの冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102とする(圧縮行程)。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガス102を凝縮させて冷媒液103とする(凝縮行程)。膨張弁13は、凝縮された冷媒液103を膨張させて低圧の冷媒液104とする(膨張行程)。エダクタ15は、低圧の冷媒液104を蒸発器14に向けて噴出する。すると、冷媒液104の噴出によって発生した吸引力が冷媒経路36に作用し、蒸発器14の下部に貯留されている冷媒液106が冷媒経路36を通して吸引される。すなわち、エダクタ15は、膨張弁13で膨張された冷媒液104と共に、蒸発器14に貯留された冷媒液106を蒸発器14に供給する。蒸発器14は、冷媒供給部24から冷媒液105を流下し、冷媒液105の液相部分を多数の伝熱管23に接触させることで、冷媒ガス101を生成(蒸発行程)し、冷媒ガス101が圧縮機11に供給される。また、蒸発器14は、未蒸発の冷媒液106がケーシング22の下部に貯留されるが、上述したように、エダクタ15により冷媒供給部24に戻される。
 ここで、蒸発器14に供給する冷媒液105の温度と圧力は、所定温度および所定圧力に調整する必要がある。従来、膨張弁13により冷媒液103を膨張させて圧力を低下させることで、蒸発器14に供給する冷媒液105の温度や圧力を調整していた。一方、第1実施形態では、膨張弁13とエダクタ15により冷媒液103を膨張させて圧力を低下させることで、蒸発器14に供給する冷媒液105の温度や圧力を調整する。すなわち、従来、捨てていた膨張弁13での圧力損失の一部をエダクタ15の作動動力として利用する。そのため、別途ポンプなどを使用することなく、蒸発器14の下部に溜まっている冷媒液106を冷媒供給部24に戻すことができる。なお、膨張弁13の開度を調整可能とし、膨張弁13とエダクタ15による圧力の低下配分を調整可能としてもよい。
[第2実施形態]
 図2は、第2実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。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。
 第2実施形態において、図2に示すように、冷凍機10Aは、圧縮機41と、凝縮器12と、膨張弁42と、蒸発器14と、エダクタ15と、エコノマイザ(第1気液分離器)43とを備える。
 圧縮機41は、多段圧縮機(本実施形態では、2段圧縮機)であって、第1圧縮機51と、第2圧縮機52とを有する。圧縮機41は、例えば、電動機21により駆動する。第1圧縮機51と第2圧縮機52は、冷媒経路53により連結される。第2圧縮機52は、冷媒経路31により凝縮器12に連結される。圧縮機41は、冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102を生成する。
 凝縮器12は、圧縮機41により圧縮された高温高圧の冷媒ガス102を冷却することで凝縮させて冷媒液103を生成する。膨張弁42は、第1膨張弁54と、第2膨張弁55とを有する。第1膨張弁54および第2膨張弁55は、凝縮器12により凝縮された冷媒液103の排出経路に直列に配置される。エコノマイザ43は、第1膨張弁54と第2膨張弁55との間に配置される。すなわち、凝縮器12は、冷媒経路32により第1膨張弁54に連結される。第1膨張弁54は、冷媒経路56によりエコノマイザ43に連結される。エコノマイザ43は、冷媒経路57により第2膨張弁55に連結されると共に、冷媒経路58により冷媒経路53に連結される。第2膨張弁55は、冷媒経路33によりエダクタ15に連結される。
 第1膨張弁54は、凝縮器12により凝縮された冷媒液103を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液(冷媒)111を生成する。エコノマイザ43は、低圧の冷媒液111を冷媒液(冷媒)112と冷媒ガス(冷媒)113とに気液分離する。第2膨張弁55は、冷媒液112を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液104を生成する。一方、冷媒ガス113は、第2圧縮機52に供給される。
 エダクタ15は、冷媒経路34により蒸発器14の冷媒供給部24に連結されると共に、ケーシング22の下部と冷媒経路36により連結される。エダクタ15は、第2膨張弁55により膨張された低圧の冷媒液104を冷媒経路34側に冷媒液105として噴射する。このとき、エダクタ15は、冷媒液104に流速差と圧力差を発生させて蒸発器14に貯留された冷媒液106を吸引する。
 蒸発器14は、冷媒経路35により圧縮機11に連結される。蒸発器14は、液膜式である。蒸発器14は、冷媒液106を含む冷媒液105を蒸発して冷媒ガス101を生成する。冷媒液105は、一部が蒸発して冷媒ガス101となって圧縮機41に供給され、残りがケーシング22の下部に貯留される冷媒液106となる。
 冷凍機10Aによる冷凍サイクルは、2段圧縮2段膨張冷凍サイクルである。圧縮機41は、蒸発器14からの冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102とする。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガス102を凝縮させて冷媒液103とする。第1膨張弁54は、凝縮された冷媒液103を膨張させて低圧の冷媒液111とする。エコノマイザ43は、低圧の冷媒液111を冷媒液112と冷媒ガス(冷媒)113とに気液分離し、冷媒ガス113を第2圧縮機52に供給する。第2膨張弁55は、冷媒液112を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液104を生成する。エダクタ15は、低圧の冷媒液104を蒸発器14に向けて噴出し、蒸発器14の下部の冷媒液106を吸引する。すなわち、エダクタ15は、膨張弁13で膨張された冷媒液104と共に、蒸発器14に貯留された冷媒液106を蒸発器14に供給する。蒸発器14は、冷媒液105の一部蒸発させて冷媒ガス101を生成し、圧縮機11に供給する。また、蒸発器14は、未蒸発の冷媒液106がケーシング22の下部に貯留されるが、エダクタ15により冷媒供給部24に戻される。
[第3実施形態]
 図3は、第3実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。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。
 第3実施形態において、図3に示すように、冷凍機10Bは、圧縮機41と、凝縮器12と、膨張弁44と、蒸発器14と、エダクタ15と、エコノマイザ(第1熱交換器)45とを備える。
 圧縮機41は、第1圧縮機51と、第2圧縮機52とを有する。第1圧縮機51と第2圧縮機52は、冷媒経路53により連結される。第2圧縮機52は、冷媒経路31により凝縮器12に連結される。圧縮機41は、冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102を生成する。
 凝縮器12は、圧縮機41により圧縮された高温高圧の冷媒ガス102を冷却することで凝縮させて冷媒液103を生成する。膨張弁44は、第1膨張弁61と、第2膨張弁62とを有する。第1膨張弁61および第2膨張弁62は、凝縮器12により凝縮された冷媒液103の排出経路に並列に配置される。エコノマイザ45は、第1膨張弁61と第2膨張弁62との間に配置される。すなわち、凝縮器12は、2本に分岐した冷媒経路63,64が連結される。一方の冷媒経路63は、第1膨張弁61に連結され、第1膨張弁61は、冷媒経路65により冷媒経路53に連結される。他方の冷媒経路64は、第2膨張弁62に連結され、第2膨張弁62は、冷媒経路33によりエダクタ15に連結される。エコノマイザ45は、冷媒経路64,65の間に設けられる。
 第1膨張弁61は、凝縮器12により凝縮された冷媒液103を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液(冷媒)121を生成する。エコノマイザ45は、冷媒経路64を流れる冷媒液(第2冷媒)103と冷媒経路65を流れる冷媒液(第1冷媒)121との間で熱交換を行うことで、冷媒ガス(冷媒)122を生成する。冷媒ガス122は、第2圧縮機52に供給される。第2膨張弁62は、エコノマイザ45で熱交換された冷媒液123を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液104を生成する。
 エダクタ15は、冷媒経路34により蒸発器14の冷媒供給部24に連結されると共に、ケーシング22の下部と冷媒経路36により連結される。エダクタ15は、第2膨張弁62により膨張された低圧の冷媒液104を冷媒経路34側に冷媒液105として噴射する。このとき、エダクタ15は、冷媒液104に流速差と圧力差を発生させて蒸発器14に貯留された冷媒液106を吸引する。
 蒸発器14は、冷媒経路35により圧縮機11に連結される。蒸発器14は、液膜式である。蒸発器14は、冷媒液106を含む冷媒液105を蒸発して冷媒ガス101を生成する。冷媒液105は、一部が蒸発して冷媒ガス101となって圧縮機41に供給され、残りがケーシング22の下部に貯留される冷媒液106となる。
 冷凍機10Bによる冷凍サイクルは、2段圧縮1段膨張冷凍サイクルである。圧縮機41は、蒸発器14からの冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102とする。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガス102を凝縮させて冷媒液103とする。第1膨張弁61は、凝縮された冷媒液103を膨張させて低圧の冷媒液121とする。エコノマイザ45は、冷媒液103と冷媒液121との間で熱交換を行って冷媒ガス122を生成し、冷媒ガス122を第2圧縮機52に供給する。第2膨張弁62は、冷媒液123を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液104を生成する。エダクタ15は、低圧の冷媒液104を蒸発器14に向けて噴出し、蒸発器14の下部の冷媒液106を吸引する。すなわち、エダクタ15は、膨張弁13で膨張された冷媒液104と共に、蒸発器14に貯留された冷媒液106を蒸発器14に供給する。蒸発器14は、冷媒液105の一部蒸発させて冷媒ガス101を生成し、圧縮機11に供給する。また、蒸発器14は、未蒸発の冷媒液106がケーシング22の下部に貯留されるが、エダクタ15により冷媒供給部24に戻される。
[第4実施形態]
 図4は、第4実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。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。
 第4実施形態において、図4に示すように、冷凍機10Cは、圧縮機11と、凝縮器12と、膨張弁13と、蒸発器14と、エダクタ15と、補助ポンプ46とを備える。
 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101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102を生成する。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102を冷却することで凝縮させて冷媒液103を生成する。膨張弁13は、冷媒経路33によりエダクタ15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103を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液104を生成する。
 エダクタ15は、冷媒経路34により蒸発器14の冷媒供給部24に連結されると共に、ケーシング22の下部と冷媒経路36により連結される。エダクタ15は、第2膨張弁62により膨張された低圧の冷媒液104を冷媒経路34側に冷媒液105として噴射する。このとき、エダクタ15は、冷媒液104に流速差と圧力差を発生させて蒸発器14に貯留された冷媒液106を吸引する。
 補助ポンプ46は、図示しないが、電動機により駆動する。補助ポンプ46は、蒸発器14に貯留された冷媒液106をエダクタ15の排出経路としての冷媒経路34に供給する。蒸発器14におけるケーシング22の下部と冷媒経路34とは、冷媒経路71により連結される。補助ポンプ46は、冷媒経路71に設けられる。
 蒸発器14は、冷媒経路35により圧縮機11に連結される。蒸発器14は、液膜式である。蒸発器14は、冷媒液106を含む冷媒液105を蒸発して冷媒ガス101を生成する。冷媒液105は、一部が蒸発して冷媒ガス101となって圧縮機41に供給され、残りがケーシング22の下部に貯留される冷媒液106となる。
 冷凍機10Cによる冷凍サイクルは、単段冷凍サイクルである。圧縮機41は、蒸発器14からの冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102とする。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガス102を凝縮させて冷媒液103とする。膨張弁13は、凝縮された冷媒液103を膨張させて低圧の冷媒液104とする。エダクタ15は、低圧の冷媒液104を蒸発器14に向けて噴出し、蒸発器14の下部の冷媒液106を吸引する。また、補助ポンプ46は、蒸発器14に貯留された冷媒液106を冷媒経路34に供給する。すなわち、エダクタ15および補助ポンプ46により、膨張弁13で膨張された冷媒液104と共に、蒸発器14に貯留された冷媒液106を蒸発器14に供給する。蒸発器14は、冷媒液105の一部蒸発させて冷媒ガス101を生成し、圧縮機11に供給する。また、蒸発器14は、未蒸発の冷媒液106がケーシング22の下部に貯留されるが、エダクタ15および補助ポンプ46により冷媒供給部24に戻される。
 蒸発器14の下部に貯留された冷媒液106は、エダクタ15および補助ポンプ46により蒸発器14の冷媒供給部24に戻される。このとき、エダクタ15の入口部(膨張弁13の出口部)と蒸発器14の入口部との圧力差が所定値以上である場合、エダクタ15だけで蒸発器14の下部の冷媒液106を蒸発器14の冷媒供給部24に戻すことができる。一方、エダクタ15の入口部(膨張弁13の出口部)と蒸発器14の入口部との圧力差が所定値より低い場合、エダクタ15だけでは蒸発器14の下部の冷媒液106を必要量だけ蒸発器14の冷媒供給部24に戻すことが困難となる。このとき、補助ポンプ46を補助的に利用し、エダクタ15および補助ポンプ46により蒸発器14の下部の冷媒液106を蒸発器14の冷媒供給部24に戻す。
 冷凍機10Cが定格運転であっても、エダクタ15の作動だけで蒸発器14の下部の冷媒液106を必要量だけ蒸発器14の冷媒供給部24に戻すことが困難であるとき、補助ポンプ46を作動する。また、冷凍機10Cが部分負荷運転であるとき、エダクタ15の入口部と蒸発器14の入口部との圧力差が小さく、エダクタ15の作動だけで蒸発器14の下部の冷媒液106を必要量だけ蒸発器14の冷媒供給部24に戻すことが困難であるとき、補助ポンプ46を作動する。
 この場合、図示しないが、蒸発器14におけるケーシング22の下部に貯留する冷媒液106の貯留量を検出するセンサを設け、制御装置は、センサが検出した冷媒液106の貯留量に応じて補助ポンプ46の作動を制御するようにしてもよい。すなわち、制御装置は、冷媒液106の貯留量が予め設定されて上限貯留量を超えると、補助ポンプ46を作動し、冷媒液106の貯留量が予め設定されて下限貯留量を下回ると、補助ポンプ46の作動を停止する。なお、制御装置による制御を作業者が手動により実施してもよい。
[第5実施形態]
 図5は、第5実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。なお、上述した第4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。
 第5実施形態において、図5に示すように、冷凍機10Dは、圧縮機11と、凝縮器12と、膨張弁13と、蒸発器14と、エダクタ15と、気泡ポンプ(補助ポンプ)47とを備える。
 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101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102を生成する。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102を冷却することで凝縮させて冷媒液103を生成する。膨張弁13は、冷媒経路33によりエダクタ15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103を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液104を生成する。
 エダクタ15は、冷媒経路34により蒸発器14の冷媒供給部24に連結されると共に、ケーシング22の下部と冷媒経路36により連結される。エダクタ15は、第2膨張弁62により膨張された低圧の冷媒液104を冷媒経路34側に冷媒液105として噴射する。このとき、エダクタ15は、冷媒液104に流速差と圧力差を発生させて蒸発器14に貯留された冷媒液106を吸引する。
 気泡ポンプ47は、蒸発器14に貯留された冷媒液106をエダクタ15の排出経路としての冷媒経路34に供給する。蒸発器14におけるケーシング22の下部に気泡ポンプ47が設けられる。気泡ポンプ47は、冷媒経路72により冷媒経路34に連結され、冷媒経路72に開閉弁73が設けられる。気泡ポンプ47は、U字形状をなし、一端部が蒸発器14におけるケーシング22の下部に連結され、他端部が冷媒経路72に連結される。圧縮機11と凝縮器12とを連結する冷媒経路31から分岐して冷媒経路74が設けられる。冷媒経路74は、開閉弁75が設けられ、気泡ポンプ47における下部に連結される。気泡ポンプ47は、冷媒経路74からU字形状の下部に冷媒ガス(冷媒)102が供給される。気泡ポンプ47は、下部に供給された冷媒ガス102と蒸発器14の下部に貯留される冷媒液106との比重差を利用することで、冷媒ガス102により蒸発器14の冷媒液106を冷媒経路72により冷媒経路34に供給する。
 蒸発器14は、冷媒経路35により圧縮機11に連結される。蒸発器14は、液膜式である。蒸発器14は、冷媒液106を含む冷媒液105を蒸発して冷媒ガス101を生成する。冷媒液105は、一部が蒸発して冷媒ガス101となって圧縮機41に供給され、残りがケーシング22の下部に貯留される冷媒液106となる。
 冷凍機10Dによる冷凍サイクルは、単段冷凍サイクルである。圧縮機11は、蒸発器14からの冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102とする。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガス102を凝縮させて冷媒液103とする。膨張弁13は、凝縮された冷媒液103を膨張させて低圧の冷媒液104とする。エダクタ15は、低圧の冷媒液104を蒸発器14に向けて噴出し、蒸発器14の下部の冷媒液106を吸引する。また、開閉弁73,75を開放すると、気泡ポンプ47が作動し、冷媒ガス102により蒸発器14の冷媒液106を冷媒経路72から冷媒経路34に供給する。すなわち、エダクタ15および気泡ポンプ47により、膨張弁13で膨張された冷媒液104と共に、蒸発器14に貯留された冷媒液106を蒸発器14に供給する。蒸発器14は、冷媒液105の一部蒸発させて冷媒ガス101を生成し、圧縮機11に供給する。また、蒸発器14は、未蒸発の冷媒液106がケーシング22の下部に貯留されるが、エダクタ15および補助ポンプ46により冷媒供給部24に戻される。
 なお、気泡ポンプ47の作動条件は、第4実施形態で説明した補助ポンプ46と同様である。
[第6実施形態]
 図6は、第6実施形態の冷凍機を表す概略構成図である。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。
 第6実施形態において、図6に示すように、冷凍機10Eは、圧縮機11と、凝縮器12と、膨張弁13と、蒸発器14と、エダクタ15と、プレート型熱交換器(第2熱交換器)48と、気液分離器(第2気液分離器)49とを備える。
 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101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102を生成する。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102を冷却することで凝縮させて冷媒液103を生成する。膨張弁13は、冷媒経路81によりプレート型熱交換器に連結される。膨張弁13は、凝縮器12により凝縮された冷媒液103を膨張させることで減圧して低圧の冷媒液104を生成する。
 プレート型熱交換器48は、冷媒経路82により気液分離器49に連結される。気液分離器49は、冷媒経路33によりエダクタ15に連結されると共に、冷媒経路83により冷媒経路53に連結される。プレート型熱交換器48は、低圧の冷媒液104を加熱して冷媒液141として排出する。このとき、低圧の冷媒液104は、一部が蒸発して冷媒ガスとなる。気液分離器49は、冷媒液141を冷媒液104と冷媒ガス(冷媒)142とに気液分離する。冷媒液104は、エダクタ15に供給され、冷媒ガス142は、圧縮機11に供給される。
 エダクタ15は、冷媒経路34により蒸発器14の冷媒供給部24に連結されると共に、ケーシング22の下部と冷媒経路36により連結される。エダクタ15は、第2膨張弁62により膨張された低圧の冷媒液104を冷媒経路34側に冷媒液105として噴射する。このとき、エダクタ15は、冷媒液104に流速差と圧力差を発生させて蒸発器14に貯留された冷媒液106を吸引する。
 補助ポンプ46は、蒸発器14に貯留された冷媒液106をエダクタ15の冷媒経路34に供給する。蒸発器14におけるケーシング22の下部と冷媒経路34とは、冷媒経路71により連結される。補助ポンプ46は、冷媒経路71に設けられる。
 蒸発器14は、冷媒経路35により圧縮機11に連結される。蒸発器14は、液膜式である。蒸発器14は、冷媒液106を含む冷媒液105を蒸発して冷媒ガス101を生成する。冷媒液105は、一部が蒸発して冷媒ガス101となって圧縮機41に供給され、残りがケーシング22の下部に貯留される冷媒液106となる。
 冷凍機10Eによる冷凍サイクルは、単段冷凍サイクルである。圧縮機11は、蒸発器14からの冷媒ガス101を圧縮して高温高圧の冷媒ガス102とする。凝縮器12は、高温高圧の冷媒ガス102を凝縮させて冷媒液103とする。膨張弁13は、凝縮された冷媒液103を膨張させて低圧の冷媒液104とする。プレート型熱交換器48は、冷媒液104を加熱して冷媒液141とし、気液分離器49は、冷媒液141を冷媒液104と冷媒ガス142とに気液分離する。冷媒液104は、エダクタ15に供給され、冷媒ガス142は、圧縮機11に供給される。エダクタ15は、低圧の冷媒液104を蒸発器14に向けて噴出し、蒸発器14の下部の冷媒液106を吸引する。また、補助ポンプ46は、必要に応じて作動し、蒸発器14に貯留された冷媒液106を冷媒経路34に供給する。すなわち、エダクタ15および補助ポンプ46により、膨張弁13で膨張された冷媒液104と共に、蒸発器14に貯留された冷媒液106を蒸発器14に供給する。蒸発器14は、冷媒液105の一部蒸発させて冷媒ガス101を生成し、圧縮機11に供給する。また、蒸発器14は、未蒸発の冷媒液106がケーシング22の下部に貯留されるが、エダクタ15および補助ポンプ46により冷媒供給部24に戻される。
[本実施形態の作用効果]
 冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機11,41と、圧縮機11,41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)13,42,44と、膨張弁13,42,44で膨張された冷媒を蒸発させる液膜式の蒸発器14と、入口と出口の圧力差を利用して蒸発器14に貯留された冷媒を吸引するエダクタ15とを備える。
 第1の態様に係る冷凍機は、圧縮機11が冷媒を圧縮し、凝縮器12が冷媒を凝縮させ、膨張弁13が冷媒を膨張させ、液膜式の蒸発器14が冷媒を蒸発させる。このとき、エダクタ15は、入口と出口の圧力差を利用して蒸発器14に貯留された冷媒を吸引し、蒸発器14に供給する。すなわち、膨張弁13での圧力損失の一部をエダクタ15の作動動力として利用することで、蒸発器14での冷媒の循環を可能とする。そのため、別途ポンプなどを使用する必要がなく、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。
 第2の態様に係る冷凍機は、圧縮機41は、多段圧縮機であり、膨張弁42は、凝縮器12により凝縮された冷媒の冷媒経路(排出経路)32,56,57に直列に配置される第1膨張弁54および第2膨張弁55を有し、第1膨張弁54と第2膨張弁55との間に冷媒から気液分離した冷媒ガスを圧縮機41の2段目以降に供給するエコノマイザ(第1気液分離器)43が設けられる。これにより、2段圧縮2段膨張冷凍サイクルとして効率を向上することができると共に、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。
 第3の態様に係る冷凍機は、圧縮機41は、多段圧縮機であり、膨張弁44は、凝縮器12により凝縮された冷媒の冷媒経路(排出経路)63,64に並列に配置される第1膨張弁61および第2膨張弁62を有し、第1膨張弁61により膨張された後の冷媒液(第1冷媒)121と第2膨張弁62により膨張される前の冷媒液(第2冷媒)103とを熱交換して冷媒ガス(第1冷媒)122を圧縮機41の2段目以降に供給するエコノマイザ(第1熱交換器)45が設けられる。これにより、2段圧縮1段膨張冷凍サイクルとして効率を向上することができると共に、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。
 第4の態様に係る冷凍機は、蒸発器14に貯留された冷媒をエダクタ15の冷媒経路(排出経路)65に供給する補助ポンプ46が設けられる。これにより、必要に応じて補助ポンプ46を作動することで、冷凍機の運転状態にかかわらず、蒸発器14での冷媒の循環を適正に実施することができる。
 第5の態様に係る冷凍機は、補助ポンプとしての気泡ポンプ47を設ける。これにより、例えば、圧縮機11,41で圧縮された冷媒を利用して気泡ポンプ47を作動させることで、補助ポンプの駆動源としての電動機などを不要とすることができ、装置の簡素化を図ることができると共に、運転コストを低減することができる。
 第4の態様および第5の態様に係る冷凍機は、蒸発器14に貯留された冷媒の貯留量に応じて補助ポンプ46および気泡ポンプ47の作動を制御する制御装置が設けられる。これにより、冷凍機の運転状態にかかわらず、蒸発器14での冷媒の循環を適正に実施することができる。
 第6の態様に係る冷凍機は、膨張弁13で膨張された冷媒を蒸発させるプレート型熱交換器(第2熱交換器)48と、プレート型熱交換器48により熱交換された冷媒から気液分離した冷媒を圧縮機11に供給する気液分離器(第2気液分離器)49とが設けられる。これにより、冷媒を蒸発させる機能を蒸発器14とプレート型熱交換器48に分散させることとなり、蒸発器14とプレート型熱交換器48の小型化を図ることができると共に、蒸発器14に使用する冷媒の使用量を減少することができ、運転コストの増加を抑制することができる。
 10,10A,10B,10C,10D,10E 冷凍機
 11,41 圧縮機
 12 凝縮器
 13,42,44 膨張弁
 14 蒸発器
 15 エダクタ
 21 電動機
 22 ケーシング
 23 伝熱管
 24 冷媒供給部
 25 冷媒排出部
 31,32,33,34,35,36,53,56,57,58,63,64,65,71,72,74,81,82,83 冷媒経路
 43 エコノマイザ(第1気液分離器)
 45 エコノマイザ(第1熱交換器)
 46 補助ポンプ
 47 気泡ポンプ(補助ポンプ)
 48 プレート型熱交換器(第2熱交換器)
 49 気液分離器(第2気液分離器)
 51 第1圧縮機
 52 第2圧縮機
 54,61 第1膨張弁(第1膨張機)
 55,62 第2膨張弁(第2膨張機)
 73,75 開閉弁
 101,102,113,122,142 冷媒ガス(冷媒)
 103,104,105,106,111,112,121,123,131,141 冷媒液(冷媒)

Claims (7)

  1.  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液膜式の蒸発器と、
     入口と出口の圧力差を利用して前記蒸発器に貯留された前記冷媒を吸引するエダクタと、
     を備える冷凍機。
  2.  前記圧縮機は、多段圧縮機であり、前記膨張機は、前記凝縮器により凝縮された前記冷媒の排出経路に直列に配置される第1膨張機および第2膨張機を有し、前記第1膨張機と前記第2膨張機との間に前記冷媒から気液分離した冷媒ガスを前記圧縮機の2段目以降に供給する第1気液分離器が設けられる、
     請求項1に記載の冷凍機。
  3.  前記圧縮機は、多段圧縮機であり、前記膨張機は、前記凝縮器により凝縮された前記冷媒の排出経路に並列に配置される第1膨張機および第2膨張機を有し、前記第1膨張機により膨張された後の第1冷媒と前記第2膨張機により膨張される前の第2冷媒とを熱交換して前記第1冷媒を前記圧縮機の2段目以降に供給する第1熱交換器が設けられる、
     請求項1に記載の冷凍機。
  4.  前記蒸発器に貯留された前記冷媒を前記エダクタの排出経路に供給する補助ポンプが設けられる、
     請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の冷凍機。
  5.  前記補助ポンプは、気泡ポンプである、
     請求項4に記載の冷凍機。
  6.  前記蒸発器に貯留された前記冷媒の貯留量に応じて前記補助ポンプの作動を制御する制御装置が設けられる、
     請求項4または請求項5に記載の冷凍機。
  7.  前記膨張機で膨張された前記冷媒を蒸発させる第2熱交換器と、前記第2熱交換器により熱交換された前記冷媒から気液分離した冷媒ガスを前記圧縮機に供給する第2気液分離器とが設けられる、
     請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の冷凍機。
PCT/JP2021/042020 2020-11-27 2021-11-16 冷凍機 WO2022113815A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180078185.6A CN116583701A (zh) 2020-11-27 2021-11-16 制冷机
US18/038,666 US20240035719A1 (en) 2020-11-27 2021-11-16 Refrigeration machine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020197042A JP2022085386A (ja) 2020-11-27 2020-11-27 冷凍機
JP2020-197042 2020-11-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022113815A1 true WO2022113815A1 (ja) 2022-06-02

Family

ID=81755967

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/042020 WO2022113815A1 (ja) 2020-11-27 2021-11-16 冷凍機

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240035719A1 (ja)
JP (1) JP2022085386A (ja)
CN (1) CN116583701A (ja)
WO (1) WO2022113815A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62162868A (ja) * 1986-01-14 1987-07-18 株式会社東芝 蒸発器
JPH08189726A (ja) * 1995-01-10 1996-07-23 Hitachi Ltd 流下液膜式蒸発器及び該流下液膜式蒸発器を備えたターボ冷凍機
CN101191683A (zh) * 2006-11-30 2008-06-04 上海海事大学 射流循环喷淋降膜蒸发器
JP2009250566A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Daikin Ind Ltd 多管式熱交換器
JP2010032105A (ja) * 2008-07-29 2010-02-12 Hitachi Appliances Inc 空気調和機
JP2010515006A (ja) * 2006-12-21 2010-05-06 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー 流下液膜式蒸発器
JP2016056966A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 三菱重工業株式会社 ターボ冷凍機
JP2017146068A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 三菱重工業株式会社 冷凍機およびその制御方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62162868A (ja) * 1986-01-14 1987-07-18 株式会社東芝 蒸発器
JPH08189726A (ja) * 1995-01-10 1996-07-23 Hitachi Ltd 流下液膜式蒸発器及び該流下液膜式蒸発器を備えたターボ冷凍機
CN101191683A (zh) * 2006-11-30 2008-06-04 上海海事大学 射流循环喷淋降膜蒸发器
JP2010515006A (ja) * 2006-12-21 2010-05-06 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー 流下液膜式蒸発器
JP2009250566A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Daikin Ind Ltd 多管式熱交換器
JP2010032105A (ja) * 2008-07-29 2010-02-12 Hitachi Appliances Inc 空気調和機
JP2016056966A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 三菱重工業株式会社 ターボ冷凍機
JP2017146068A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 三菱重工業株式会社 冷凍機およびその制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116583701A (zh) 2023-08-11
US20240035719A1 (en) 2024-02-01
JP2022085386A (ja) 2022-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4023415B2 (ja) 蒸気圧縮式冷凍機
US7367202B2 (en) Refrigerant cycle device with ejector
JP6150140B2 (ja) 熱交換装置及びヒートポンプ装置
CA2541403C (en) Variable cooling load refrigeration cycle
JP4923838B2 (ja) エジェクタ式冷凍サイクル
EP2339265A2 (en) Refrigerating apparatus
JP5018724B2 (ja) エジェクタ式冷凍サイクル
JP5878046B2 (ja) ターボ冷凍機及びその制御方法
KR20110100905A (ko) 칠러
JP4042637B2 (ja) エジェクタサイクル
WO2013140990A1 (ja) 冷凍サイクル及び冷凍ショーケース
JP5412193B2 (ja) ターボ冷凍機
EP3881012A1 (en) Refrigeration system
JP2012504221A (ja) プルダウン時における容量の増加
JP2007057156A (ja) 冷凍サイクル
JP2007024412A (ja) エジェクタ式冷凍サイクル
JP4577365B2 (ja) エジェクタを用いたサイクル
JP2012021761A (ja) 冷凍装置
JP2005037056A (ja) エジェクタサイクル
WO2022113815A1 (ja) 冷凍機
JPH04320762A (ja) 冷凍サイクル
CA3117235C (en) System and method of mechanical compression refrigeration based on two-phase ejector
WO2013140992A1 (ja) 冷凍サイクル及び冷凍ショーケース
JP2010101613A (ja) 冷凍装置
KR20210014091A (ko) 냉동 장치 및 액체 온조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21897789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202180078185.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18038666

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21897789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1