JP2021032534A - 冷凍装置及び液体温調装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1冷媒と前記第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とを含む気相の混合冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記混合冷媒を冷却し、前記混合冷媒の一部を液相の状態に凝縮させる第1凝縮器と、前記第1凝縮器を通過した気液混相の前記混合冷媒を気相の第1流体部分と前記第1凝縮器によって凝縮された液相の第2流体部分とに分離する第1気液分離器と、前記第1気液分離器で分離された前記第1流体部分の一部を凝縮させるための第2凝縮器と、前記第2凝縮器を通過した気液混相の前記第1流体部分を気相の第3流体部分と前記第2凝縮器によって凝縮された液相の第4流体部分とに分離する第2気液分離器と、前記第2気液分離器で分離された前記第3流体部分を凝縮させるための第3凝縮器と、前記第3凝縮器で凝縮された前記第3流体部分を膨張させる第1膨張弁と、前記第1膨張弁で膨張された前記第3流体部分を蒸発させて前記圧縮機に向けて流出させるための蒸発器と、を有する冷媒回路と、
前記第2気液分離器で分離された液相の前記第4流体部分を前記圧縮機内で圧縮中の混合冷媒に流入させる第1インジェクション流路と、を備える。
ここで、第2凝縮器による凝縮の際には、気相の混合冷媒(第1流体部分)において、沸点の高い(言い換えると、凝縮温度の高い)第2冷媒が沸点の低い(言い換えると、凝縮温度の低い)第1冷媒に先行して凝縮する。これにより、その後、第2凝縮器を通過した混合冷媒を、気相の混合冷媒(第3流体部分)と、凝縮によって液相となった混合冷媒(第4流体部分)とに気液分離する際に、第1冷媒の濃度を増加させた状態の気相の混合冷媒(第3流体部分)を抽出でき、第1冷媒の濃度が増加した混合冷媒(第3流体部分)を第3凝縮器に流入させることが可能となる。これにより、1回目の気液分離時よりも第1冷媒の濃度が増加された気相の混合冷媒を第3凝縮器において凝縮させ、その後、膨張させることが可能となるため、蒸発器に供給される混合冷媒の温度を、1回目の気液分離時の気相の混合冷媒を凝縮後に膨張させる場合よりも低下させることができる。
また、第1インジェクション流路は、第2凝縮器による凝縮によって液相となった混合冷媒(第4流体部分)を圧縮機内に流入させることで圧縮機を冷却できる。この際、第4流体部分は、第1凝縮器による凝縮で液相にならなかった混合冷媒(第1流体部分)が凝縮されたものであるため、第4流体部分の温度は通常であれば、第1凝縮器による凝縮で液相となった混合冷媒(第2流体部分)の温度よりも低くなる。そのため、第2流体部分を用いて圧縮機を冷却する場合よりも冷媒量を抑えて、圧縮機に対して所望の冷却を行うことが可能となり、圧縮機の良好な動作安定性を確保できる。
以上のようにして、圧縮機の良好な動作安定性を確保しつつ、混合冷媒に含まれる二種の冷媒のうちの沸点が低い方の冷媒(第1冷媒)が出力し得る冷凍能力を最大限に引き出すことで、冷却可能な温度を従来よりも信頼性を向上させつつ引き下げることができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる液体温調装置1の概略図である。図1に示されるように、本実施の形態にかかる液体温調装置1は、冷凍装置10と、液体供給回路100と、制御部200と、を備えている。
第1インジェクション流路15及び第2インジェクション流路16の圧縮機20への接続態様は公知の技術を採用してもよい。例えば、第1インジェクション流路15の及び第2インジェクション流路16の圧縮機20への接続態様として、WO2017/130401、JP2014−152962A、JPH8−200847A、JP7−127925Aに開示された構成が採用されてもよい。
次に第2の実施の形態にかかる液体温調装置について図2を用いて説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第1の実施の形態の構成部分と同一のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に第3の実施の形態にかかる液体温調装置について図3を用いて説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第1及び第2の実施の形態の構成部分と同一のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に第4の実施の形態にかかる液体温調装置について図4を用いて説明する。本実施の形態における構成部分のうちの第1及び第2の実施の形態の構成部分と同一のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。
10…冷凍装置
12…冷媒回路
13…第1分岐流路
13A…流入側端部
13B…流出側端部
13U…上流部
13D…下流部
14…第2分岐流路
14A…流入側端部
14B…流出側端部
14U…上流部
14D…下流部
15…第1インジェクション流路
15A…第1電子膨張弁
15A’…開閉弁
15B…キャピラリーチューブ
16…第2インジェクション流路
16A…第2電子膨張弁
17…戻し流路
17A…開閉弁
20…圧縮機
21…第1凝縮器
21A…凝縮器本体
21B…ファン
22…第1気液分離器
22A…流入ポート
22B…気体流出ポート
22C…液体流出ポート
23…第2凝縮器
24…第2気液分離器
24A…流入ポート
24B…気体流出ポート
24C…液体流出ポート
25…第3凝縮器
26…第1膨張弁
27…蒸発器
28…アキュムレータ
30…第2膨張弁
31…第3膨張弁
100…液体供給回路
111…ポンプ
112…加熱器
150…負荷
200…制御部
Claims (9)
- 第1冷媒と前記第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とを含む気相の混合冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記混合冷媒を冷却し、前記混合冷媒の一部を液相の状態に凝縮させる第1凝縮器と、前記第1凝縮器を通過した気液混相の前記混合冷媒を気相の第1流体部分と前記第1凝縮器によって凝縮された液相の第2流体部分とに分離する第1気液分離器と、前記第1気液分離器で分離された前記第1流体部分の一部を凝縮させるための第2凝縮器と、前記第2凝縮器を通過した気液混相の前記第1流体部分を気相の第3流体部分と前記第2凝縮器によって凝縮された液相の第4流体部分とに分離する第2気液分離器と、前記第2気液分離器で分離された前記第3流体部分を凝縮させるための第3凝縮器と、前記第3凝縮器で凝縮された前記第3流体部分を膨張させる第1膨張弁と、前記第1膨張弁で膨張された前記第3流体部分を蒸発させて前記圧縮機に向けて流出させるための蒸発器と、を有する冷媒回路と、
前記第2気液分離器で分離された液相の前記第4流体部分を前記圧縮機内で圧縮中の混合冷媒に流入させる第1インジェクション流路と、を備える、冷凍装置。 - 前記第1インジェクション流路には、前記第4流体部分の前記圧縮機側への流入量を調節するための第1電子膨張弁が設けられている、請求項1に記載の冷凍装置。
- 前記第1インジェクション流路における前記第1電子膨張弁の上流側の部分から、前記前記第4流体部分を前記冷媒回路における前記蒸発器の下流側で且つ前記圧縮機の上流側の部分に戻すための戻し流路をさらに備える、請求項2に記載の冷凍装置。
- 前記第1インジェクション流路には、キャピラリーチューブが設けられている、請求項1に記載の冷凍装置。
- 前記第1気液分離器で分離された前記第2流体部分を前記圧縮機内で圧縮中の混合冷媒に流入させる第2インジェクション流路をさらに備える、請求項1乃至4のいずれかに記載の冷凍装置。
- 前記第2インジェクション流路には、前記第2流体部分の前記圧縮機側への流入量を調節するための第2電子膨張弁が設けられている、請求項5に記載の冷凍装置。
- 前記第1気液分離器で分離された前記第2流体部分を前記第3凝縮器に供給するべく前記第3凝縮器に接続されるとともに、前記第3凝縮器から流出した前記第2流体部分を前記冷媒回路に戻すべく前記冷媒回路における前記蒸発器の下流側で且つ前記圧縮機の上流側の部分に接続される第1分岐流路をさらに備え、
前記第1分岐流路は、前記第1気液分離器で分離された前記第2流体部分を膨張させて前記第3凝縮器に向けて流出させる第2膨張弁を有し、前記第3凝縮器は、前記第2膨張弁により膨張された前記第2流体部分によって、前記第2気液分離器で分離された気相の前記第3流体部分を凝縮させるようになっている、ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記第1気液分離器で分離された前記第2流体部分を前記第2凝縮器に供給するべく前記第2凝縮器に接続されるとともに、前記第2凝縮器から流出した前記第2流体部分を前記冷媒回路に戻すために前記冷媒回路における前記蒸発器の下流側で且つ前記圧縮機の上流側の部分に接続される第2分岐流路をさらに備え、
前記第2凝縮器は、前記第2分岐流路から供給された前記第2流体部分によって前記第1流体部分の一部を凝縮させるようになっている、ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 - 請求項1に記載の前記冷凍装置と、前記冷凍装置によって冷却される液体を通流させる液体供給回路と、を備える液体温調装置。
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