一般的な家庭用冷蔵庫の冷凍サイクルの周期について

Question

上記タイトルについて、一般的に冷媒が冷凍サイクルを一周する具体的な周期（時間）はどのくらいとか、あるのでしょうか？
あるとすればどこで決まってくるのでしょうか？

※OKWAVEより補足：「技術の森( 開発・設計)」についての質問です。

Accepted Answer

1)  次のURLの情報によれば、冷蔵庫1台当たりの冷媒の封入量は125 g程度と見積もられているようです。
https://www.env.go.jp/earth/ondanka/ghg-mrv/methodology/material/methodology_2F1_7.pdf

2)  次のURLの情報によれば、冷蔵庫の冷媒の流量の例として、0.232 g/sの値が示されています。
https://chemeng.web.fc2.com/COCO/refrig.html

3)  1)，2)の情報を総合して、封入されている冷媒が一巡するのに要する時間の例は、125 g÷0.232 g/s＝539 s≒ 9分のように計算されます。

なお上記の例は、最大能力で運転している場合と考えられるので、一巡時間の平均値は、もっと長い時間になりそうです。

Answer

シーケンシャルタイマーなどで時間制御されているわけではありませんので一定の時間でとか言うのはありません。
言えるとすれば最大能力運転時のコンプレッサーの吐出冷媒量で封入冷媒量を割った答えが最短の周期になると思います。
それ以下は外気温や庫内温度によっていくらでも変わりますね。
尚エバポレーターの霜取りはタイマーで12～24時間毎に制御されています。

Answer

アキュムレーターの底に溜まっている液化冷媒の量が少なければ、冷媒が冷凍サイクルを一周する周期は、その冷蔵庫に充填した冷媒の質量を冷媒の質量流量で割った値に等しくなります。
　工場やビル向けの超大型冷凍機などではターボコンプレッサーが使われているものもありますが、家庭用冷蔵庫用などの一般的な冷凍機では容積型のコンプレッサーが使われており、容積型である以上、単位時間あたりに吸い込む冷媒ガスの体積はコンプレッサーの回転数に比例します。
　庫内を循環する冷媒の質量流量は単位時間あたりにコンプレッサーを通過する冷媒の質量流量に等しいので、冷媒の流量はコンプレッサーが吸い込む冷媒ガスの密度とコンプレッサーの回転数に比例する事になります。
　しかし、コンプレッサーが吸い込む冷媒ガスの密度は蒸発器の温度が低ければ密度が低くなり、蒸発器温度が高ければ密度も高くなります。
　蒸発器の温度は庫内温度によって変化しますから、コンプレッサーが吸い込む冷媒ガスの密度は冷蔵庫内温度によって変化する事になります。
　つまり、冷蔵庫の冷媒ガスの流量は一定ではないわけです。
　近年の冷蔵庫はインバーター制御でコンプレッサーモーターの回転数の方も変動しますから尚更です。

従って、冷媒が冷凍サイクルを一周する周期は一定ではないため、具体的な値もありません。

冷媒が冷凍サイクルを一周する周期を計算で求めるとすれば、コンプレッサー入口近くの冷媒ガスの圧力と温度を計測し、冷媒の分子量のデータも組合わせた上で、気体の状態方程式を使ってコンプレッサー入口におけるガス密度を求め、そこから冷媒の質量流量を求め、冷媒充填量の記録と組合わせれば概算値は求める事が出来ると思います。
　但し、コンプレッサー入口における圧力損失により、コンプレッサー内に吸い込まれた直後の実際の冷媒ガス圧力は、コンプレッサー入口近くの配管内の圧力よりも低くなりますし、冷媒ガスは理想気体ではないため密度の計算値にも誤差が生じるため、正確な値にはなりません。

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