JP2002039637A - 冷凍機、および冷凍方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プルダウン時間を短縮できる冷凍技術を提供
する。 【解決手段】 冷凍機１は、圧縮機１１と、凝縮器１２
と、気液分離器１３と、熱交換器１４と、第１および第
２のキャピラリチュ−ブ（減圧手段）１５、１６、と、
蒸発器１７とを備えている。また、冷凍機１は、蒸発器
１７への分岐供給経路２を備えており、この分岐供給経
路２は、電磁弁２１と、第３のキャピラリチュ−ブ２２
とを有している。冷凍機１では、冷却対象９に対する冷
却開始から電磁弁２１を開いて、プルダウン冷却を行
う。この冷却では、蒸発器１７に対して分岐供給経路２
での冷媒の流れＦＢが付加されるため、早期に蒸発器１
７へ液冷媒を供給可能となる。これにより、冷却能力が
向上するため、冷凍機１においてプルダウン時間が短縮
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気液分離方式の冷
凍サイクルを利用する冷凍機および冷凍方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍機においては、単段または多
段の気液分離器を備えて、冷却対象を超低温で冷却を行
えるものがある。この冷凍機では、気液分離器で分離さ
れる液相冷媒を減圧手段を介して、蒸発器から圧縮機ま
での冷媒戻り配管に流入させ、超低温付近での冷却能力
向上を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の冷凍
機において、超低温付近での運転と事情が異なるプルダ
ウン運転については、気液分離器で分離される液相冷媒
の冷熱が適切に利用されているとは限らない。すなわ
ち、この液相冷媒を有効利用することで、冷却能力が向
上し、プルダウン時間が改善できる可能性がある。

【０００４】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、プルダウン時間を短縮できる冷凍技術を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、沸点の異なる複数種類の冷媒が
混合されてなる混合冷媒を圧縮機で圧縮し、圧縮機から
吐出された混合冷媒を凝縮器で冷却し、凝縮器で冷却さ
れた混合冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに気液分離器で分
離し、分離された液相冷媒を減圧手段で減圧して熱交換
器において前記気液分離器で分離された低沸点の気相冷
媒を冷却させるとともに圧縮機側に戻す一方、気液分離
器で分離された低沸点の冷媒を蒸発器に案内し、蒸発器
で低沸点の冷媒を蒸発させて冷却対象の冷却を行った
後、熱交換器を経由して圧縮機に戻す冷凍サイクルを有
する冷凍機において、前記気液分離器の液相冷媒出口側
から前記減圧手段に至る管路途中から分岐され、かつ蒸
発器の入口側に接続された分岐供給管、を備えている。

【０００６】また、請求項２の発明は、沸点の異なる複
数種類の冷媒が混合されてなる混合冷媒を圧縮機で圧縮
し、圧縮機から吐出された混合冷媒を凝縮器で冷却し、
凝縮器で冷却された混合冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに
気液分離器で分離し、分離された液相冷媒を減圧手段で
減圧して熱交換器において気液分離器で分離された気相
冷媒を冷却させるとともに圧縮機側に戻す一方、気液分
離器で分離された気相冷媒を前記熱交換器において冷却
した後に新たな気液分離器にて新たな液相冷媒と新たな
気相冷媒とに分離し、その後順次、分離された液相冷媒
については新たな熱交換機にて気相冷媒を冷却させて前
記圧縮機側に戻すとともに、分離された気相冷媒につい
ては新たな熱交換機による冷却および新たな気液分離器
による気液分離を繰り返すことによってより高沸点の冷
媒を圧縮機側に戻すとともに低沸点の冷媒を抽出して蒸
発器に案内し、蒸発器で前記低沸点の冷媒を蒸発させて
冷却対象の冷却を行った後、圧縮機に戻す冷凍サイクル
を有する冷凍機において、前記蒸発器に冷媒を供給する
最終段の気液分離器の液相冷媒出口側から減圧手段に至
る管路途中から分岐され、かつ蒸発器の入口側に接続さ
れた分岐供給管、を備えている。

【０００７】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２の発明に係る冷凍機において、前記分岐供給管
に、冷媒流量を調整可能な流量調整手段を設けている。

【０００８】また、請求項４の発明は、請求項３の発明
に係る冷凍機において、前記冷却対象に係る温度を計測
する温度センサと、前記温度センサで計測される温度に
応じて、前記流量調整手段により冷媒流量を変更する流
量変更制御手段と、を備えている。

【０００９】また、請求項５の発明は、請求項３の発明
に係る冷凍機において、前記蒸発器に流入する前記低沸
点の冷媒の温度を計測する第１温度センサと、前記分岐
供給管を通って前記蒸発器に流入する冷媒の温度を計測
する第２温度センサと、前記第１温度センサにて計測さ
れる温度と前記第２温度センサにて計測される温度との
比較結果に応じて、前記流量調整手段により冷媒流量を
変更する流量変更制御手段とを備えている。

【００１０】また、請求項６の発明は、請求項２の発明
に係る冷凍機において、前記最終段の気液分離器を除く
少なくとも１つの気液分離器の液相冷媒出口の流量を調
整する液相冷媒流量調整手段をさらに備えている。

【００１１】また、請求項７の発明は、沸点の異なる複
数種類の冷媒が混合されてなる混合冷媒を圧縮機で圧縮
し、圧縮機から吐出された混合冷媒を凝縮器で冷却し、
凝縮器で冷却された混合冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに
気液分離器で分離し、分離された液相冷媒を減圧手段で
減圧して熱交換器において前記気液分離器で分離された
低沸点の気相冷媒を冷却させるとともに圧縮機側に戻す
一方、気液分離器で分離された低沸点の冷媒を蒸発器に
案内し、蒸発器で低沸点の冷媒を蒸発させて冷却対象の
冷却を行った後、熱交換器を経由して圧縮機に戻す冷凍
サイクルを利用する冷凍方法であって、前記気液分離器
の液相冷媒出口側から前記減圧手段に至る管路途中から
分岐され、かつ蒸発器の入口側に接続された分岐供給管
によって、前記液相冷媒を蒸発器に供給する分岐供給工
程、を備える。

【００１２】また、請求項８の発明は、沸点の異なる複
数種類の冷媒が混合されてなる混合冷媒を圧縮機で圧縮
し、圧縮機から吐出された混合冷媒を凝縮器で冷却し、
凝縮器で冷却された混合冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに
気液分離器で分離し、分離された液相冷媒を減圧手段で
減圧して熱交換器において気液分離器で分離された気相
冷媒を冷却させるとともに圧縮機側に戻す一方、気液分
離器で分離された気相冷媒を前記熱交換器において冷却
した後に新たな気液分離器にて新たな液相冷媒と新たな
気相冷媒とに分離し、その後順次、分離された液相冷媒
については新たな熱交換機にて気相冷媒を冷却させて前
記圧縮機側に戻すとともに、分離された気相冷媒につい
ては新たな熱交換機による冷却および新たな気液分離器
による気液分離を繰り返すことによってより高沸点の冷
媒を圧縮機側に戻すとともに低沸点の冷媒を抽出して蒸
発器に案内し、蒸発器で前記低沸点の冷媒を蒸発させて
冷却対象の冷却を行った後、圧縮機に戻す冷凍サイクル
を利用する冷凍方法であって、前記蒸発器に冷媒を供給
する最終段の気液分離器の液相冷媒出口側から減圧手段
に至る管路途中から分岐され、かつ蒸発器の入口側に接
続された分岐供給管によって、最終分離された液相冷媒
を蒸発器に供給する分岐供給工程、を備える。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞ ＜冷凍機の要部構成＞図１は、本発明の第１実施形態に
係る冷凍機１の回路を示す図である。

【００１４】冷凍機１は、圧縮機１１と、凝縮器１２
と、気液分離器１３と、熱交換器１４と、第１および第
２のキャピラリチュ−ブ（減圧手段）１５、１６、と、
蒸発器１７とを備えている。そして、これらが冷媒供給
管路１８と冷媒戻り管路１９により適宜配管接続され、
冷凍サイクルの循環経路が構成されている。この冷凍サ
イクル内には、沸点の異なる複数種類（本実施形態では
高沸点、低沸点の２種類）の成分の冷媒が混合されてな
る混合冷媒が封入されている。また、この循環経路につ
いては、冷却対象９の目標温度付近での冷却（定常冷却
モード）に使用される。

【００１５】また、冷凍機１は、蒸発器１７への分岐供
給経路２と、冷却対象９の適所に設けられる温度センサ
２８と、温度センサ２８と電気的に接続するとともに冷
凍機１の各部を統括制御する制御部２９とを備えてい
る。

【００１６】分岐供給経路２は、電磁弁２１と、第３の
キャピラリチュ−ブ２２とを有しており、これらは気液
分離器１３の液相冷媒出口１３ａと蒸発管１７の入口１
７ａとの間に接続される分岐供給管路２０に適宜配管接
続されている。

【００１７】電磁弁２１は、開閉動作により、冷媒流量
を１００％と０％とに切替え可能な流量調整手段として
機能する。

【００１８】そして、流量変更制御手段として働く制御
部２９からの指令によって、温度センサ２８で計測され
る温度に応じ電磁弁２１が開くことにより、上記の定常
冷却モードにおける循環経路に分岐供給経路２が合成さ
れる。この合成経路については、冷却対象９において常
温から目標温度まで冷却温度を低下させる過渡的な冷却
（プルダウン冷却モード）で使用される。

【００１９】以下では、定常冷却モードおよびプルダウ
ン冷却モードでの冷凍機１の運転動作を説明する。

【００２０】＜定常冷却モードでの運転＞定常冷却モー
ドは、電磁弁２１が閉じ、分岐供給経路２を能動化させ
ていない状態である。

【００２１】圧縮機１１から吐出された高温、高圧の混
合ガス冷媒は凝縮器１２で水または空気によって冷却さ
れ、一部が凝縮されて気液混相の冷媒となり気液分離器
１３に送り込まれる。ここで、気液混相の冷媒は気相冷
媒と液相冷媒とに分離されて、液相冷媒は第１のキャピ
ラリチュ−ブ１５で減圧膨張された後、冷媒戻り管路１
９の戻り冷媒と合流する。一方、気相冷媒は熱交換器１
４に送り込まれ、そこで冷媒戻り管路２１の戻り冷媒と
の熱交換により冷却されて、凝縮液化して液相の冷媒と
なる。

【００２２】このようにして、冷媒のうち沸点の高い成
分の冷媒が冷媒戻り管路１９を通じて圧縮機１１側に戻
され、沸点の低い成分の冷媒が気相状態で熱交換器１４
に送り込まれ、そこで冷却された後、第２のキャピラリ
チューブ１６に送り込まれる。

【００２３】そして、液相状態の低沸点冷媒は第２のキ
ャピラリチュ−ブ１６で減圧膨張されて気液混相状態と
なり、蒸発器１７に送り込まれる。蒸発器１７に送り込
まれた冷媒は、蒸発器１７で熱を吸収して蒸発し、保冷
庫などの冷却対象９を超低温に冷却する。

【００２４】また、蒸発器１７から冷媒戻り管路１９に
流出した気相状態の戻り冷媒は熱交換器１４を経由して
自身の温度を次第に上昇させながら、最終的に常温の低
圧ガスとなって圧縮機１１に戻るよう構成されている。

【００２５】以上の定常冷却モードでの運転により、冷
凍機１は、冷却対象９を超低温に冷却することができ
る。

【００２６】＜プルダウン冷却モードでの運転＞プルダ
ウン冷却モードは、電磁弁２１が開き、分岐供給経路２
を能動化させている状態である。

【００２７】このプルダウン冷却モードにおいては、上
述した定常冷却モードにおける冷媒の流れに加えて、分
岐供給経路２での冷媒の流れＦＢが付加される。この冷
媒の流れＦＢによって、熱交換器１４が未だ十分に冷却
されず低沸点冷媒による冷却能が発揮されない間も、高
沸点冷媒によって冷却対象９の冷却が行われることとな
る。

【００２８】しかし、気液分離器１３の液相冷媒出口１
３ａから分離される高沸点冷媒の蒸発温度（沸点）まで
冷却対象９が冷却された場合、蒸発器１７においてこの
冷媒の蒸発効率が低下するため、冷却効率が悪化するこ
ととなる。

【００２９】そこで、冷却対象９が高沸点冷媒の蒸発温
度に冷却されるまで、分岐供給経路２により蒸発器１７
に冷媒を供給し、冷却能力を向上させる。これにより、
プルダウン時間の短縮に寄与できる。

【００３０】＜冷凍機１の動作＞図２は、定常冷却運転
に至るまでの冷凍機１の基本的な動作を説明するフロー
チャートである。この動作は、制御部２９によって自動
的に実行される。

【００３１】ユーザが冷凍機１の起動ボタン（図示せ
ず）を操作することにより、圧縮機１１が起動するとと
もに、電磁弁２１が開かれる（ステップＳ１、Ｓ２）。

【００３２】冷凍機１は、上述したプルダウン冷却モー
ドで運転される（ステップＳ３）。これにより、プルダ
ウン能力が向上し、冷却対象９の急速な冷却が可能とな
る。

【００３３】ステップＳ４では、冷却対象９の温度セン
サ２８で計測される温度Ｔが切替温度Ｔoより低くなっ
たか否かを判定する。この切替温度Ｔoは、高沸点冷媒
の蒸発温度に対応するものである。ここで、計測温度Ｔ
が切替温度Ｔoより低くなった場合には、ステップＳ５
に進む。

【００３４】ステップＳ５では、電磁弁２１を閉じて、
分岐供給経路２を切り離す。

【００３５】ステップＳ６では、上述した定常冷却モー
ドでの運転を行う。これにより、正規の状態で気液分離
器１３を使用するため、さらに冷却対象９を冷却でき、
超低温で安定した冷却が可能となる。

【００３６】以上の冷凍機１の動作により、プルダウン
能力が向上する運転が可能となるため、プルダウン時間
が短縮できる。

【００３７】＜第２実施形態＞ ＜冷凍機の要部構成＞図３は、本発明の第２実施形態に
係る冷凍機３の回路を示す図である。

【００３８】冷凍機３は、上述した冷凍機１に、気液分
離回路３０が追加されている。この冷凍機３の冷凍サイ
クル内には、沸点の異なる複数種類（本実施形態では高
沸点、中沸点、低沸点の３種類）の成分の冷媒が混合さ
れてなる混合冷媒が封入されている。

【００３９】気液分離回路３０は、第１の気液分離器３
１と、熱交換器３２と、第２の電磁弁３３と、減圧手段
として働く第４のキャピラリーチューブ３４とを有して
いる。なお、第２の気液分離器１３は、蒸発管に冷媒を
供給する最終段の気液分離器として機能する。

【００４０】第２の電磁弁３３は、閉動作により、第１
の気液分離器３１の液相冷媒出口３１ａを遮断する液相
冷媒遮断手段として機能する。

【００４１】冷凍機３は、第１実施形態の冷凍機１と同
様に、定常冷却モードとプルダウン冷却モードとの運転
が可能であり、次に各モードにおける冷凍機３における
冷凍機１の動作を説明する。

【００４２】＜定常冷却モードでの運転＞定常冷却モー
ドは、第１の電磁弁２１が閉じて、分岐供給経路２を能
動化させていない状態であるとともに、第２の電磁弁３
３が開いている状態である。

【００４３】圧縮機１１から吐出された高温、高圧の混
合ガス冷媒は凝縮器１２で水または空気によって冷却さ
れ、一部が凝縮されて気液混相の冷媒となり第１の気液
分離器３１に送り込まれる。ここで、気液混相の冷媒は
気相冷媒と液相冷媒とに分離されて、液相冷媒は第４の
キャピラリチュ−ブ３４で減圧膨張された後、冷媒戻り
管路１９の戻り冷媒と合流する。一方、気相冷媒は熱交
換器３２に送り込まれ、そこで冷媒戻り管路１９の戻り
冷媒との熱交換により冷却されて、一部が凝縮液化して
気液混相の冷媒となり、第２の気液分離器１３に送り込
まれる。

【００４４】新たな第２の気液分離器１３、新たな熱交
換器１４、および第１のキャピラリチュ−ブ１５におい
ても上記と同様な動作が繰り返される。

【００４５】以上のようにして、冷媒のうち沸点の高い
成分の冷媒から順に冷媒戻り管路１９を通じて圧縮機１
１側に戻され、最も沸点の低い成分の冷媒が気相状態で
熱交換器１４に送り込まれ、そこで冷却された後、第２
のキャピラリチューブ１６に送り込まれる。

【００４６】そして、液相状態の冷媒は第２のキャピラ
リチュ−ブ１６で減圧膨張されて気液混相状態となり、
蒸発器１７に送り込まれる。蒸発器１７に送り込まれた
冷媒は、蒸発器１７で熱を吸収して蒸発し、保冷庫など
の冷却対象９を超低温に冷却する。

【００４７】また、蒸発器１７から冷媒戻り管路１９に
流出した気相状態の戻り冷媒は熱交換器１４、３２を順
次経由して自身の温度を次第に上昇させながら、最終的
に常温の低圧ガスとなって圧縮機１１に戻るよう構成さ
れている。

【００４８】以上の定常冷却モードでの運転により、冷
凍機３は、冷却対象９を超低温に冷却することができ
る。

【００４９】＜プルダウン冷却モードでの運転＞プルダ
ウン冷却モードは、第１の電磁弁２１が開いて、分岐供
給経路２を能動化させている状態であるとともに、第２
の電磁弁３３が閉じている状態である。

【００５０】このプルダウン冷却モードにおいては、第
１実施形態の冷凍機１と同様に、定常冷却モードにおけ
る冷媒の流れに加えて、分岐供給経路２での冷媒の流れ
ＦＢが付加されている。この冷媒の流れＦＢによって、
熱交換器１４が未だ十分に冷却されず低沸点冷媒による
冷却能が発揮されない間も、高沸点冷媒によって冷却対
象９の冷却が行われることとなる。

【００５１】また、第２の電磁弁３３が閉じている状態
のため、凝縮器１２から気液分離器３１に供給される冷
媒の一部を冷媒戻り管路１９に送り込むことなく、凝縮
器１２から供給される冷媒の全量を気液分離器１３に供
給できる。これにより、気液分離器１３を介して蒸発器
１７に供給される冷媒量が増加するため、冷却効果が向
上する。

【００５２】しかし、第１実施形態の冷凍機１と同様
に、気液分離器１３の液相冷媒出口１３ａから分離され
る高沸点冷媒での蒸発温度まで冷却対象９が冷却された
場合、蒸発器１７においてこの冷媒の蒸発効率が低下す
るため、冷却効率が悪化することとなる。

【００５３】そこで、冷却対象９が高沸点冷媒の蒸発温
度に冷却されるまで、第２の電磁弁３３を閉じ、第１の
電磁弁２１を開くことで分岐供給経路２により蒸発器１
７に冷媒を供給し、冷却能力を向上する。これにより、
プルダウン時間の短縮に寄与できる。

【００５４】＜冷凍機３の動作＞図４は、定常冷却運転
に至るまでの冷凍機３の基本的な動作を説明するフロー
チャートである。この動作は、制御部２９によって自動
的に実行される。

【００５５】ユーザが冷凍機３の起動ボタン（図示せ
ず）を操作することにより、圧縮機１１が起動するとと
もに、第１の電磁弁２１が開かれ、第２の電磁弁３３が
閉じられる。（ステップＳ１１、Ｓ１２）。

【００５６】そして、冷凍機３は、上述したプルダウン
冷却モードで運転される（ステップＳ１３）。これによ
り、プルダウン能力が向上し、冷却対象９の急速な冷却
が可能となる。

【００５７】ステップＳ１４では、冷却対象９の温度セ
ンサ２８で計測される温度Ｔが切替温度Ｔoより低くな
ったか否かを判定する。ここで、計測温度Ｔが切替温度
Ｔoより低くなった場合には、ステップＳ１５に進む。

【００５８】ステップＳ１５では、電磁弁２１を閉じ
て、分岐供給経路２を切り離とともに、電磁弁３３を開
く。

【００５９】ステップＳ１６では、上述した定常冷却モ
ードでの運転を行う。これにより、正規の状態で気液分
離器１３、３１を使用するため、さらに冷却対象９を冷
却でき、超低温で安定した冷却が可能となる。

【００６０】以上の冷凍機３の動作により、プルダウン
能力が向上する運転が可能となるため、プルダウン時間
が短縮できる。

【００６１】図５は、冷凍機３により保冷庫を冷却した
実験結果を示すグラフである。このグラフは、横軸が時
間ｔを示しており、縦軸が冷却対象９である保冷庫の温
度Ｔを示している。

【００６２】実線の曲線Ｃａは、第１および第２の電磁
弁２１、３３の動作によってプルダウン冷却モードから
定常冷却モードに切替温度Ｔoで切替える場合（本発明
に係る冷凍機３の動作）の実験結果である。また、仮想
線の曲線Ｃｂは、プルダウンの間も定常冷却モードで運
転する場合（従来の冷凍機の動作）の実験結果である。

【００６３】切替温度Ｔoまでのプルダウン時間につい
て、本発明に係る冷凍機３の方が、従来の冷凍機よりも
短時間となっている。これは、上述したように、プルダ
ウン冷却モードでの運転によりプルダウン冷却能力が向
上しているためである。

【００６４】以上の冷凍機３の動作により、プルダウン
能力が向上する運転が可能となるため、プルダウン時間
が短縮できる。

【００６５】＜変形例＞ ◎上記の各実施形態の冷凍機における各運転モードにつ
いては、冷却対象９の計測温度に応じて切替えるのは必
須ではなく、例えば蒸発器１７出口の冷媒温度に応じて
切替えるようにしても良い。また、次に説明する計測温
度に応じて各モードを切替えるようにしても良い。

【００６６】図６は、本発明の変形例に係る冷凍機１Ａ
の回路を示す図である。

【００６７】冷凍機１Ａは、第１実施形態の冷凍機１の
温度センサ２８の代わりに、２つの温度センサ４１、４
２が付加されている。

【００６８】第１の温度センサ４１は、第２のキャピラ
リチュ−ブ１６出口の冷媒温度、すなわち蒸発器１７に
流入する低沸点の冷媒温度を測定するものである。

【００６９】また、第２の温度センサ４２は、分岐供給
経路２における第３のキャピラリチュ−ブ２２の出口の
冷媒温度、すなわち分岐供給経路２を通って蒸発器１７
に流入する冷媒温度を測定するものである。

【００７０】この冷凍機１Ａでは、第１の温度センサ４
１と第２の温度センサ４２との計測温度を比較し、温度
が等しくなった場合に冷却モードを切替える。すなわ
ち、熱交換器１４が、第３のキャピラリチュ−ブ２２出
口の冷媒温度程度に冷されないと、定常冷却モードにお
ける冷却能力が適切に発揮できないため、熱交換器１４
の温度状態をモニタできる第１の温度センサ４１での計
測温度と、第２の温度センサ４２での計測温度とを比較
して、その結果に応じて、モード切替のタイミングを検
知する。これによっても、プルダウン冷却モードから定
常冷却モードに切替えを適切に行えることとなる。

【００７１】◎上記の各実施形態の冷凍機については、
流量を０％または１００％に切替える電磁弁ではなく、
流量を０％から１００％までを連続的に変更できる流量
調整弁を使用しても良い。

【００７２】◎上記の第２実施形態の冷凍機３について
は、２台の気液分離器を有する構成となっているが、３
台以上の多段の気液分離器を有する構成でも良い。この
場合には、図３に示す気液分離回路３０を順次付加する
冷凍機の構成となる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項８の発明によれば、気液分離器の液相冷媒出口側か
ら減圧手段に至る管路途中から分岐され、かつ蒸発器の
入口側に接続された分岐供給管を備えているため、プル
ダウン時間を短縮できる。

【００７４】特に、請求項３の発明については、分岐供
給管には冷媒流量を調整可能な流量調整手段が設けられ
ているため、冷却モードの切替えが適切に行え、冷却効
率を向上できる。

【００７５】また、請求項４の発明については、冷却対
象に係る温度に応じて流量調整手段で冷媒流量を変更す
るため、適切なタイミングで冷却モードの切替えができ
る。

【００７６】また、請求項５の発明については、蒸発器
に流入する低沸点の冷媒の温度と、分岐供給管を通って
蒸発器に流入する冷媒の温度との比較結果に応じて流量
調整手段で冷媒流量を変更するため、冷却モードの切替
えが適切に行え、冷却効率を向上できる。

【００７７】また、請求項６の発明については、最終段
の気液分離器を除く少なくとも１つの気液分離器の液相
冷媒出口の流量を調整するため、プルダウン時間を短縮
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍機１の回路を
示す図である。

【図２】定常冷却運転に至るまでの冷凍機１の基本的な
動作を説明するフローチャートである。

【図３】本発明の第２実施形態に係る冷凍機３の回路を
示す図である。

【図４】定常冷却運転に至るまでの冷凍機３の基本的な
動作を説明するフローチャートである。

【図５】冷凍機３により保冷庫を冷却した実験結果を示
すグラフである。

【図６】本発明の変形例に係る冷凍機１Ａの回路を示す
図である。

【符号の説明】

１、３ 冷凍機 ２ 分岐供給経路 １１ 圧縮機 １２ 凝縮器 １３、３１ 気液分離器 １４、３２ 熱交換器 １５、１６、２２、３４ キャピラリチュ−ブ（減圧手
段） １７ 蒸発器 １８ 冷媒供給管路 １９ 冷媒戻り管路 ２１、３３ 電磁弁 ２８ 温度センサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沸点の異なる複数種類の冷媒が混合され
   てなる混合冷媒を圧縮機で圧縮し、圧縮機から吐出され
   た混合冷媒を凝縮器で冷却し、凝縮器で冷却された混合
   冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに気液分離器で分離し、分
   離された液相冷媒は減圧手段で減圧して熱交換器におい
   て前記気液分離器で分離された低沸点の気相冷媒を冷却
   するとともに圧縮機側に戻される一方、気液分離器で分
   離された低沸点の冷媒を蒸発器に案内し、蒸発器で低沸
   点の冷媒を蒸発させて冷却対象の冷却を行った後、熱交
   換器を経由して圧縮機に戻す冷凍サイクルを有する冷凍
   機であって、 前記気液分離器の液相冷媒出口側から前記減圧手段に至
   る管路途中から分岐され、かつ蒸発器の入口側に接続さ
   れた分岐供給管、を備えることを特徴とする冷凍機。
2. 【請求項２】 沸点の異なる複数種類の冷媒が混合され
   てなる混合冷媒を圧縮機で圧縮し、圧縮機から吐出され
   た混合冷媒を凝縮器で冷却し、凝縮器で冷却された混合
   冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに気液分離器で分離し、分
   離された液相冷媒は減圧手段で減圧して熱交換器におい
   て気液分離器で分離された気相冷媒を冷却するとともに
   圧縮機側に戻される一方、気液分離器で分離された気相
   冷媒は前記熱交換器において冷却された後に新たな気液
   分離器にて新たな液相冷媒と新たな気相冷媒とに分離さ
   れ、その後順次、分離された液相冷媒については新たな
   熱交換機にて気相冷媒を冷却させて前記圧縮機側に戻す
   とともに、分離された気相冷媒については新たな熱交換
   機による冷却および新たな気液分離器による気液分離を
   繰り返すことによってより高沸点の冷媒を圧縮機側に戻
   すとともに低沸点の冷媒を抽出して蒸発器に案内し、蒸
   発器で前記低沸点の冷媒を蒸発させて冷却対象の冷却を
   行った後、圧縮機に戻す冷凍サイクルを有する冷凍機で
   あって、 前記蒸発器に冷媒を供給する最終段の気液分離器の液相
   冷媒出口側から減圧手段に至る管路途中から分岐され、
   かつ蒸発器の入口側に接続された分岐供給管、を備える
   ことを特徴とする冷凍機。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の冷凍機
   において、 前記分岐供給管には、冷媒流量を調整可能な流量調整手
   段が設けられていることを特徴とする冷凍機。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の冷凍機において、 前記冷却対象に係る温度を計測する温度センサと、 前記温度センサで計測される温度に応じて、前記流量調
   整手段により冷媒流量を変更する流量変更制御手段と、
   を備えることを特徴とする冷凍機。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の冷凍機において、 前記蒸発器に流入する前記低沸点の冷媒の温度を計測す
   る第１温度センサと、 前記分岐供給管を通って前記蒸発器に流入する冷媒の温
   度を計測する第２温度センサと、 前記第１温度センサにて計測される温度と前記第２温度
   センサにて計測される温度との比較結果に応じて、前記
   流量調整手段により冷媒流量を変更する流量変更制御手
   段とを備えることを特徴とする冷凍機。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の冷凍機において、 前記最終段の気液分離器を除く少なくとも１つの気液分
   離器の液相冷媒出口の流量を調整する液相冷媒流量調整
   手段をさらに備えることを特徴とする冷凍機。
7. 【請求項７】 沸点の異なる複数種類の冷媒が混合され
   てなる混合冷媒を圧縮機で圧縮し、圧縮機から吐出され
   た混合冷媒を凝縮器で冷却し、凝縮器で冷却された混合
   冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに気液分離器で分離し、分
   離された液相冷媒は減圧手段で減圧して熱交換器におい
   て前記気液分離器で分離された低沸点の気相冷媒を冷却
   するとともに圧縮機側に戻される一方、気液分離器で分
   離された低沸点の冷媒を蒸発器に案内し、蒸発器で低沸
   点の冷媒を蒸発させて冷却対象の冷却を行った後、熱交
   換器を経由して圧縮機に戻す冷凍サイクルを利用する冷
   凍方法であって、 前記気液分離器の液相冷媒出口側から前記減圧手段に至
   る管路途中から分岐され、かつ蒸発器の入口側に接続さ
   れた分岐供給管によって、前記液相冷媒を蒸発器に供給
   する分岐供給工程、を備えることを特徴とする冷凍方
   法。
8. 【請求項８】 沸点の異なる複数種類の冷媒が混合され
   てなる混合冷媒を圧縮機で圧縮し、圧縮機から吐出され
   た混合冷媒を凝縮器で冷却し、凝縮器で冷却された混合
   冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに気液分離器で分離し、分
   離された液相冷媒は減圧手段で減圧して熱交換器におい
   て気液分離器で分離された気相冷媒を冷却するとともに
   圧縮機側に戻される一方、気液分離器で分離された気相
   冷媒は前記熱交換器において冷却された後に新たな気液
   分離器にて新たな液相冷媒と新たな気相冷媒とに分離さ
   れ、その後順次、分離された液相冷媒については新たな
   熱交換機にて気相冷媒を冷却させて前記圧縮機側に戻す
   とともに、分離された気相冷媒については新たな熱交換
   機による冷却および新たな気液分離器による気液分離を
   繰り返すことによってより高沸点の冷媒を圧縮機側に戻
   すとともに低沸点の冷媒を抽出して蒸発器に案内し、蒸
   発器で前記低沸点の冷媒を蒸発させて冷却対象の冷却を
   行った後、圧縮機に戻す冷凍サイクルを利用する冷凍方
   法であって、 前記蒸発器に冷媒を供給する最終段の気液分離器の液相
   冷媒出口側から減圧手段に至る管路途中から分岐され、
   かつ蒸発器の入口側に接続された分岐供給管によって、
   最終分離された液相冷媒を蒸発器に供給する分岐供給工
   程、を備えることを特徴とする冷凍方法。