JPH04116348A - 近似逆エリクソンサイクル冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 現在非フロンで高ＣＯＰの冷凍機が要望されているが５
本発明はそれに適った近似エリクソンザイクル冷凍機を
実現して、家庭用、事業用の冷凍と空調の全分野に利用
Ｕんとするものである。

（２）従来の技術とその課題 従来より、理論的にはずぐ才また非フロン、高ＣＯＰの
冷凍機として逆＝［リクソン勺イクルが研究されていた
が、その実現上の最大の課題は圧縮機及びエキスパンダ
ー内のガスの状態変化を等温変化とすることが難し、＜
、むしろ温度変化の大きい断熱変化に近くなることと、
ガスによる放熱、玲熱利用を行なう諸熱交換器が、ガス
の熱伝達率が低いので大きくなりすぎることであった。

゛（３）課題解決の手段 と記課題に対し１本発明は圧縮機およびエキスパンダー
のガス内に、犬■の不揮発イ′４低枯竹の循環油を微細
な噴霧として噴射し、その比熱が大きいことを利用し、
もってガスの圧縮および膨張課程を極めて等温変化に近
づ（つることと、圧縮機およびエキスパンダーのそれぞ
れの出口直後の気油分離装置で分離採集された一組の循
環油をも放熱と冷熱利用に利用せんとするもので、油は
ガスより熱伝達率が高いので熱交換器もコンパクトどな
るものである。

（４）実施例による説明 第１図は線図による本発明の一実施例の説明図であり、
第２図（、Ｉ第１図の実施例の作動ガスと循環油の状態
変化を在来のザイクルと比較しつつ説明する。］゛〜Ｓ
（温度〜エントロピー）線図である。　第１図において
１は圧縮機（ＣＯＭ）２は］−キスパンダ＝（ＥＸＰ）
であっていずれも形式は任意であるがスクロール形、ロ
ータリー形、二軸スクリュー形など容積形を曹通とする
。

３は電動機（Ｍ）であって圧縮機１に動力を供給し、エ
キスパンダー２より動力を回収し、がっ圧縮機１とエキ
スパンダ−２とともに密封ゲージング４の中に密封され
ている。また５は対向流再生熱交換機（ＨＸ　）である
。

さて本発明の特色として、圧縮機のガス人Ｌ−］　（Ａ
Ｆ路６には圧縮磯側の噴射ノズル７が取りイ・」けられ
。

またエキスパンダーのガス人［１流路８にはエキスパン
ダー側の噴射ノズル９］が設（づられぞれぞれより非揮
発性で低粘度の任意の循環油が微Ｓ、■な液滴の噴霧と
してガス流に吹き込まれ圧縮機〕及びエキスパンダ−２
の内部にｒＩｌＩ人さＵられる。また圧縮機１とエキス
パンダー２よりのガス出Ｌ−１流路１゜と１１にば気油
分離用のザイク［］ン１２と１３がそれぞれに設けられ
て、ガス気流中に存在する液滴の大部分を分離回収し−
Ｃ流下管１４．１５から流下さぜ゛る。

ここで１６．１７はサイクロン１２．１３内の液面であ
る。

ついでサイクロン１２で油滴の大部分を落したガスば流
路１８．１．９．２０を経てエキスパンダー人「１′（
Ｉｌｔ路８に導かれる。また、サイクＥ１ン１３より出
るガスは流路２１．２２．２３を経て圧縮機人［−］流
路６（こ導かれるが、そのさいＭｉ［のリイクｒ１ン１
２より出る流路はガスの放熱器２４．対向流再生熱交換
器５を中途で通過し、また後者の規イクロン１３を出る
ガスはガスの冷熱でブラインを冷却する冷熱利用熱交換
器２５及び該対向イＡｌｌ再生熱交換器５を逆方向から
通過する。

またやや高温となってサイクロン１２より流下管１４に
流下する循環油は放熱器２６を通じてほぼ環境温度まで
冷却された後、圧縮機側油噴射ポンプ２７に導入されて
再び噴射ノズル７に送られ再循環されるよう構成されて
いる。

またサイクロン１３より流下管１５に流下するやや低温
の循環油はその冷熱によってブラインを冷却する冷熱利
用熱交換器２８とエキスパンダー側油噴射ポンプ２９を
経過した後噴射ノズル９に返され再循環されるよう構成
されている。

なお、循環油の流量は、単位時間に噴射される循環油の
全比熱が単位時間に流れるガスの全比熱の数倍ないし１
０倍となるように調整される。

（５）作用と効果の説明 第１図の実施例の作用と効果を第２図のＴ−８（温度〜
エントロピー）線図で説明する。同図にて曲線■〕、と
曲線ｐ　＋＝はガスの低圧側」３よび高圧側の圧力Ｐ、
、ｉ）２における等圧エントロピー曲線を示す。また、
Ｔｏは環境温度、Ｔ、は冷凍室温度を示す。

さて点Ａは圧縮機１の入［−１流路７におけるガスの状
態５点Ｉ３＋、、ｌ該圧縮機の出１−ｊ流路１０におけ
るガスの状態を示しＡ　Ｂ　ｌ＋ｌ　ｆｉｌ圧縮機内で
あり（ＣＯＭ）と記しである。

本発明ではＡ点の圧縮機千の流入ガス内には大量の循環
油が噴射されるのでその比熱の存在のため圧縮機内（Ｃ
ＯＭ）間でのガスの圧縮は等温変化にちかづき図のよう
に僅かに温度が−１−１るだけである。　点Ｃはガスの
放熱器２４出Ｌ１直後のガスの状態であり５点りは対向
流再生熱交換器５を経て冷却された後、エキスパンダー
２の入口直前に至ったガスの状態でおり、ＣＤ間は再生
熱交換器（１−ＩＸ）の記号をつ（つである。点Ｅはエ
キスパンダー２の出口直後のガスの状態を示しＤ　Ｅ間
はエキスパンダー（ＥＸＰ）の記号がつけである。

ここで、エキスパンダー２の入１−」のＤ点からば大量
の循環油がガス内に噴射されるのでエキスパンダー内の
ガスの膨張は図のように僅かに温度が下がるだけとなる
。点Ｆはガス・ブライン冷却器２５出口のガスの状態を
示す。そして再生熱交換器（ＨＸ　）を再び通ることに
より点Ｆより点Ａまでのガスの得る熱量は点Ｃより点り
に至るガスの放熱量によって再生される。

以１．のように第］Ｖの装置のガスの通るサイクルは第
２図のＡＢＣＤＥＦＡとなり、理想的な等温変化の逆エ
リクソンザイクルＡＣＤＦに極めて近づき、所要動力も
十分小さくなるのでＣＯＰが極めて犬となることがわか
る。もし循環油が全く使用されないとぎは、圧縮機とエ
キスパンダー内では断熱変化が生ずるのでその→ノーイ
クルは第２図の点線で示ずＡｄＤｉのような大きい面積
をもつものとなり、それだけ所要動力も大きいのてその
ＣＯＰは低く９本発明の勺イクルがＣＪるかに優れてい
ることが示される。

よって本発明（Ｊずぐれた高いＣＯＰをもつ近似逆エリ
クソン゛す′イクルを形成てきる。また放熱と冷熱の熱
量の大部分が循環油の通る熱交換器で取扱われるが油の
熱伝達率はガスの熱伝達率より高いので各熱交換器は十
分コンパクトどなる効果も存在する。

なお、第２図において圧縮ｐｊ、側の循環油の温度はＡ
Ｂ間を往復し、エキスパンダー側の循環油の温度はＤ　
Ｅ間を往復すると考えてよい。

本発明に用いられる圧縮ｎ、及びエキスパンダーとして
は前記のように容積型が好まし７いがそれは油滴とガス
流の相対速度が小さいからてあって速度型で（Ｊガスと
油滴の相対まさつ損失が大きくなりすぎよう。そして最
近の形式としてヌクロル形や二軸スクリュー型が最も適
していると思われる。

以−１ｘのように本発明の近似逆エリクソン冷凍機は高
効率で非フロンの冷凍機やヒートポンプを１に供するも
のであり、今後の開発が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の線図（こよる説明図第２図
は第１図の実施例の作動ガスと循環油の状態変化を在来
の勺イクルと比較しつつ説明するＴ〜Ｓ（温度〜エンド
Ｌ１ビー）線図である。 １、圧縮機 ２、エキスパンダ ５；対向流再生熱交換器 ７．８；噴射ノズル １２、　＋３；ヅイクＬ１ン ２４、２６；放熱器 ２５、２８；玲熱利用熱交換器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧縮機とエキスパンダーと再生熱交換器を主要部分とす
   る密閉サイクルの逆エリクソンサイクル冷凍機において
   ，圧縮機とエキスパンダーのそれぞれの作動ガスの流れ
   の中にそれぞれ別個の噴射ポンプより不揮発生の循環油
   を微細な液滴噴霧として大量に噴射してガスの圧縮過程
   と膨張過程とをそれぞれ十分等温変化に近づけるととも
   に圧縮機とエキスパンダーの直後にて任意のサイクロン
   等の気油分離装置にてガスと循環油を分離し，作動ガス
   ばかりでなく分離採取された二組の循環油をもそれぞれ
   放熱と冷凍に別個に利用するように構成し，かつ二組の
   該循環油がそれぞれ自らが噴射された噴射ポンプに再循
   環されるようにした，近似逆エリクソンサイクル冷凍機
   。 ただしこの冷凍機をヒートポンプとして利用することは
   自由であり，また圧縮機，エキスパンダー再生熱交換器
   ，気油分離装置，作動ガス，循環油等の種類等の選択は
   全く自由である。