JP2512163B2 - 冷凍装置 - Google Patents
冷凍装置Info
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- JP2512163B2 JP2512163B2 JP20335989A JP20335989A JP2512163B2 JP 2512163 B2 JP2512163 B2 JP 2512163B2 JP 20335989 A JP20335989 A JP 20335989A JP 20335989 A JP20335989 A JP 20335989A JP 2512163 B2 JP2512163 B2 JP 2512163B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、より高温を得るために混合冷媒を用いた冷
凍装置に関するものである。
凍装置に関するものである。
従来の技術 従来、冷凍装置で、より高温を得る方式として、以下
のような二段圧縮冷凍サイクルが用いられている（例え
ば特開昭58−178158号公報）。
のような二段圧縮冷凍サイクルが用いられている（例え
ば特開昭58−178158号公報）。
以下第３図を参照しながら、冷凍装置の一例について
説明する。
説明する。
第３図は従来例を示す冷凍サイクル図である。
同図において、１は第１圧縮機（低圧）、２は第１凝
縮器、３は気液分離器、４は第１絞り装置、５は蒸発器
で環状に接続され主冷媒回路を形成し、６は第２圧縮機
（高圧）、７は第２凝縮器、８は第２絞り装置であり、
第２（高圧）冷媒回路を形成している。冷媒は沸点差を
有する複数（ここでは２種類）の冷媒からなる非共沸混
合冷媒を用いている。
縮器、３は気液分離器、４は第１絞り装置、５は蒸発器
で環状に接続され主冷媒回路を形成し、６は第２圧縮機
（高圧）、７は第２凝縮器、８は第２絞り装置であり、
第２（高圧）冷媒回路を形成している。冷媒は沸点差を
有する複数（ここでは２種類）の冷媒からなる非共沸混
合冷媒を用いている。
以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下
その動作を示す。
その動作を示す。
第１圧縮機１により圧縮された高温冷媒蒸気は、第１
凝縮器２に入り、混合冷媒中の高沸点成分の多くを凝縮
し、気液分離器３に入り、液冷媒は第１絞り装置４を経
て減圧され、蒸発器５で外部の熱源から熱を吸収して蒸
発し、第１圧縮機１の吸入に戻る。一方、気液分離器３
で分離された低沸点成分を多く含む蒸気冷媒は、第２圧
縮機６に吸入される。第２圧縮機６で圧縮され高温高圧
になった蒸気冷媒は第２凝縮器７内で第１の凝縮器２の
凝縮温度より高い凝縮温度で凝縮する。この第２凝縮器
７で凝縮された液冷媒は、第２絞り装置を介して、気液
分離器３と第１絞り装置４の間に戻され、主冷媒回路の
冷媒と合流し、第１の絞り装置、蒸発器５を通って第１
圧縮機に吸入される。
凝縮器２に入り、混合冷媒中の高沸点成分の多くを凝縮
し、気液分離器３に入り、液冷媒は第１絞り装置４を経
て減圧され、蒸発器５で外部の熱源から熱を吸収して蒸
発し、第１圧縮機１の吸入に戻る。一方、気液分離器３
で分離された低沸点成分を多く含む蒸気冷媒は、第２圧
縮機６に吸入される。第２圧縮機６で圧縮され高温高圧
になった蒸気冷媒は第２凝縮器７内で第１の凝縮器２の
凝縮温度より高い凝縮温度で凝縮する。この第２凝縮器
７で凝縮された液冷媒は、第２絞り装置を介して、気液
分離器３と第１絞り装置４の間に戻され、主冷媒回路の
冷媒と合流し、第１の絞り装置、蒸発器５を通って第１
圧縮機に吸入される。
従って、第２圧縮機６に吸入される蒸気冷媒が飽和状
態に保たれるため、一段圧縮冷凍サイクルに比べ、圧縮
機の吐出温度を低くおさえ、より高温を得ることができ
る。
態に保たれるため、一段圧縮冷凍サイクルに比べ、圧縮
機の吐出温度を低くおさえ、より高温を得ることができ
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、第２圧縮機６に
吸入される冷媒は低沸点成分濃度が高く凝縮温度を高く
すると、圧力が高くなり、効率の低下につながるという
課題があった。
吸入される冷媒は低沸点成分濃度が高く凝縮温度を高く
すると、圧力が高くなり、効率の低下につながるという
課題があった。
本発明は上記課題に鑑み、より高温を、効率よく得る
ことを目的としている。
ことを目的としている。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、冷媒には複数種
類の冷媒を混合した混合冷媒を用い、第１（低圧）圧縮
機，この圧縮機に接続される高圧冷媒入口と前記混合冷
媒の内の特定の冷媒の透過を容易とする機能膜と透過冷
媒出口と高圧冷媒出口とを有する冷媒分離装置，前記高
圧冷媒出口に接続される第１絞り装置，第２絞り装置及
び蒸発器を順次環状に接続して低圧側冷媒回路を構成す
るとともに、第２（高圧）圧縮機，凝縮機，第３絞り装
置及びこの第３絞り装置に接続される低圧冷媒入口と前
記第２（高圧）圧縮機に接続される蒸気冷媒出口と透過
冷媒入口と液冷媒出口とを有する中間冷却器を順次環状
に接続して高圧側冷媒回路を構成し、前記中間冷却器の
透過冷媒入口と前記冷媒分離装置の透過冷媒出口とを接
続しかつ前記中間冷却器の液冷媒出口を前記第１絞り装
置と第２絞り装置との接続点に接続したものである。
類の冷媒を混合した混合冷媒を用い、第１（低圧）圧縮
機，この圧縮機に接続される高圧冷媒入口と前記混合冷
媒の内の特定の冷媒の透過を容易とする機能膜と透過冷
媒出口と高圧冷媒出口とを有する冷媒分離装置，前記高
圧冷媒出口に接続される第１絞り装置，第２絞り装置及
び蒸発器を順次環状に接続して低圧側冷媒回路を構成す
るとともに、第２（高圧）圧縮機，凝縮機，第３絞り装
置及びこの第３絞り装置に接続される低圧冷媒入口と前
記第２（高圧）圧縮機に接続される蒸気冷媒出口と透過
冷媒入口と液冷媒出口とを有する中間冷却器を順次環状
に接続して高圧側冷媒回路を構成し、前記中間冷却器の
透過冷媒入口と前記冷媒分離装置の透過冷媒出口とを接
続しかつ前記中間冷却器の液冷媒出口を前記第１絞り装
置と第２絞り装置との接続点に接続したものである。
作用 本発明は上記構成により、非共沸混合冷媒に限らず共
沸混合冷媒についても冷媒分離でき、高沸点成分の多い
冷媒を高圧冷媒回路に循環させることが出来、より高温
を効率よく得ることができる。
沸混合冷媒についても冷媒分離でき、高沸点成分の多い
冷媒を高圧冷媒回路に循環させることが出来、より高温
を効率よく得ることができる。
実施例 最初に、冷媒分離に機能膜を用いることが可能である
ことを明らかにした実験結果について説明する。
ことを明らかにした実験結果について説明する。
第１図に、機能膜を用いた冷媒分離器装置（以下単に
分離器と称す）101の一実施例を示す。
分離器と称す）101の一実施例を示す。
同図において、分離器本体102を綱状の保持具104で高
圧側空間ａ、低圧側空間ｂに仕切り、保持具104の高圧
側に機能膜103を設置する。また、分離器本体102には、
高圧冷媒入口配管（高圧冷媒入口）105、高圧冷媒出口
配管（高圧冷媒出口）106、透過冷媒出口配管（透過冷
媒出口）107が設けられている。
圧側空間ａ、低圧側空間ｂに仕切り、保持具104の高圧
側に機能膜103を設置する。また、分離器本体102には、
高圧冷媒入口配管（高圧冷媒入口）105、高圧冷媒出口
配管（高圧冷媒出口）106、透過冷媒出口配管（透過冷
媒出口）107が設けられている。
以上のような構成の分離器101において、機能膜103に
ジメチルシリコーンのベンゼン溶液を水上に展開し、超
薄膜とした後、ポリプロピレンの多孔質フィルム（セラ
ニーズ社製：ジュラガード）に転写製膜した薄膜を高分
子複合膜として用いR114とR22の混合冷媒を分離する場
合について説明する。
ジメチルシリコーンのベンゼン溶液を水上に展開し、超
薄膜とした後、ポリプロピレンの多孔質フィルム（セラ
ニーズ社製：ジュラガード）に転写製膜した薄膜を高分
子複合膜として用いR114とR22の混合冷媒を分離する場
合について説明する。
圧縮機等により加圧された場合冷媒は高圧冷媒入口配
管105より分離器本体102内の高圧側空間ａに送られる。
ここで高圧側空間ａと低圧側空間ｂの圧力差によって一
部の冷媒は低圧側空間ｂに透過し、透過冷媒出口配管10
7より排出される。このときR114はR22より透過しやす
く、透過冷媒出口配管107より排出される冷媒は、高圧
冷媒入口配管105の冷媒組成に比べて、R114の比率が上
昇する。一方、機能膜103を透過せずに高圧冷媒出口配
管106より排出される冷媒組成は、R114の比率が低下す
る。
管105より分離器本体102内の高圧側空間ａに送られる。
ここで高圧側空間ａと低圧側空間ｂの圧力差によって一
部の冷媒は低圧側空間ｂに透過し、透過冷媒出口配管10
7より排出される。このときR114はR22より透過しやす
く、透過冷媒出口配管107より排出される冷媒は、高圧
冷媒入口配管105の冷媒組成に比べて、R114の比率が上
昇する。一方、機能膜103を透過せずに高圧冷媒出口配
管106より排出される冷媒組成は、R114の比率が低下す
る。
ここで実験結果の一例を表１に示す。
上記表１においては分離器101の高圧冷媒入口配管よ
り冷媒蒸気を流入した場合について示したが、冷媒液あ
るいは蒸気と液の混合を流入しても分離できる。
り冷媒蒸気を流入した場合について示したが、冷媒液あ
るいは蒸気と液の混合を流入しても分離できる。
このように、機能膜103を用いて冷媒分離を行うこと
が可能であることが明らかとなった。
が可能であることが明らかとなった。
なお、先の実験においては、ジメチルシリコーンのベ
ンゼン溶液を水上に展開し、超薄膜とした後、ポリプロ
ピレンの多孔質フィルム（セラニーズ社製：ジュラガー
ド）に転写製膜したを高分子複合膜を用いたが、ジメチ
ルシリコーン以外の非孔質高分子膜材として他に天然ゴ
ム、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル等を用いてもよい。
ンゼン溶液を水上に展開し、超薄膜とした後、ポリプロ
ピレンの多孔質フィルム（セラニーズ社製：ジュラガー
ド）に転写製膜したを高分子複合膜を用いたが、ジメチ
ルシリコーン以外の非孔質高分子膜材として他に天然ゴ
ム、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル等を用いてもよい。
さらに多孔質分子膜、生体膜などを用い、透過量の比
を利用して冷媒分離を行っても、本発明の要旨を脱する
ものではない。
を利用して冷媒分離を行っても、本発明の要旨を脱する
ものではない。
次に、上記機能膜103を用いた冷凍サイクルの実施例
について第２図を参考に説明する。
について第２図を参考に説明する。
第２図に、冷媒としてR22とR114の非共沸混合冷媒を
用い、機能膜103を透過しやすいR114の成分比率を高
め、高温側のサイクルに循環させることにより高温側の
圧力を低く抑え、高温を効率よく得る場合の実施例を示
す。
用い、機能膜103を透過しやすいR114の成分比率を高
め、高温側のサイクルに循環させることにより高温側の
圧力を低く抑え、高温を効率よく得る場合の実施例を示
す。
同図において、11は第１（低圧）圧縮機、101は前記
構成の分離器、12,13は第1,第２の絞り装置、14は蒸発
器で、環状に接続され低圧側冷媒回路を形成している。
また、15は中間冷却器、16は第２（高圧）圧縮機、17は
凝縮器、18は第３絞り装置である。そして、前記構成の
分離器101の透過冷却出口配管107は、中間冷却器15に接
続されて、中間冷却器15の蒸気冷媒出口109は第２（高
圧）圧縮機16の吸入側に接続され、中間冷却器15の冷媒
入口（低圧冷媒入口）108は第３絞り装置18と接続さ
れ、第２（高圧）圧縮機16、凝縮器17、第３絞り装置1
8、中間冷却器15は環状に接続され高圧側冷媒回路を構
成し、中間冷却器15の液冷媒出口111は、第1,第２の絞
り装置12,13の間に接続されている。
構成の分離器、12,13は第1,第２の絞り装置、14は蒸発
器で、環状に接続され低圧側冷媒回路を形成している。
また、15は中間冷却器、16は第２（高圧）圧縮機、17は
凝縮器、18は第３絞り装置である。そして、前記構成の
分離器101の透過冷却出口配管107は、中間冷却器15に接
続されて、中間冷却器15の蒸気冷媒出口109は第２（高
圧）圧縮機16の吸入側に接続され、中間冷却器15の冷媒
入口（低圧冷媒入口）108は第３絞り装置18と接続さ
れ、第２（高圧）圧縮機16、凝縮器17、第３絞り装置1
8、中間冷却器15は環状に接続され高圧側冷媒回路を構
成し、中間冷却器15の液冷媒出口111は、第1,第２の絞
り装置12,13の間に接続されている。
以上のように構成された冷凍サイクルについて、以下
その動作を示す。
その動作を示す。
第１（低圧）圧縮機11により圧縮された高温冷媒蒸気
は、分離器101に流入し、機能膜103を透過しやすいR114
は、透過冷媒出口配管107を通って中間冷却器15に設け
た透過冷媒入口配管110より中間冷却器15内に入る。一
方R22は機能膜103を透過しにくいため、分離器101の高
圧冷媒出口配管106ではさらにR22が濃度が高くなり、第
１の絞り装置12に入る。
は、分離器101に流入し、機能膜103を透過しやすいR114
は、透過冷媒出口配管107を通って中間冷却器15に設け
た透過冷媒入口配管110より中間冷却器15内に入る。一
方R22は機能膜103を透過しにくいため、分離器101の高
圧冷媒出口配管106ではさらにR22が濃度が高くなり、第
１の絞り装置12に入る。
中間冷却器15では、分離器101により分離された高沸
点成分R114濃度の高い高温冷媒蒸気は、第３絞り装置18
を経て減圧された気液二相冷媒と、混合、冷却され、第
２（高圧）圧縮機16に吸入される。第２（高圧）圧縮機
16で圧縮された冷媒蒸気は凝縮器17で凝縮され、第３絞
り装置18で減圧され中間冷却器15に戻る。
点成分R114濃度の高い高温冷媒蒸気は、第３絞り装置18
を経て減圧された気液二相冷媒と、混合、冷却され、第
２（高圧）圧縮機16に吸入される。第２（高圧）圧縮機
16で圧縮された冷媒蒸気は凝縮器17で凝縮され、第３絞
り装置18で減圧され中間冷却器15に戻る。
そして、中間冷却器15内の液冷媒は第1,第２絞り装置
12,13の間に入り、低圧側冷媒回路の冷媒と合流し、第
２絞り装置13により減圧され蒸発器14で吸熱気化して第
１（低圧）圧縮機１に吸入される。
12,13の間に入り、低圧側冷媒回路の冷媒と合流し、第
２絞り装置13により減圧され蒸発器14で吸熱気化して第
１（低圧）圧縮機１に吸入される。
従って第２（高圧）圧縮機16の吐出温度を低くするこ
とができ、さらに、凝縮器17では高沸点成分R114濃度が
高くなっているため、凝縮温度が高くなっても、圧力を
低く抑えることが出来るため、より高温を効率よく得る
ことができる。
とができ、さらに、凝縮器17では高沸点成分R114濃度が
高くなっているため、凝縮温度が高くなっても、圧力を
低く抑えることが出来るため、より高温を効率よく得る
ことができる。
以上のように本実施例によれば、混合冷媒を用い、分
離回路で、冷媒の分離を行うことにより、二段圧縮サイ
クルを用いて、より高温を効率よく得ることができる。
離回路で、冷媒の分離を行うことにより、二段圧縮サイ
クルを用いて、より高温を効率よく得ることができる。
なお、本実施例では低沸点冷媒としてR22、高沸点冷
媒としてR114を用いたが、他の冷媒を用いてもよく、さ
らに、低沸点冷媒としてR22より沸点の低い冷媒を用い
れば、蒸発器でより低温を、効率よく得ることも出来
る。
媒としてR114を用いたが、他の冷媒を用いてもよく、さ
らに、低沸点冷媒としてR22より沸点の低い冷媒を用い
れば、蒸発器でより低温を、効率よく得ることも出来
る。
発明の効果 以上のように本発明は、冷媒には複数種類の冷媒を混
合した混合冷媒を用い、第１（低圧）圧縮機，この圧縮
機に接続される高圧冷媒入口と前記混合冷媒の内の特定
の冷媒の透過を容易とする機能膜と透過冷媒出口と高圧
冷媒出口とを有する冷媒分離装置，前記高圧冷媒出口に
接続される第１絞り装置，第２絞り装置及び蒸発器を順
次環状に接続して低圧側冷媒回路を構成するとともに、
第２（高圧）圧縮機，凝縮機，第３絞り装置及びこの第
３絞り装置に接続される低圧冷媒入口と前記第２（高
圧）圧縮機に接続される蒸気冷媒出口と透過冷媒入口と
液冷媒出口とを有する中間冷却器を順次環状に接続して
高圧側冷媒回路を構成し、前記中間冷却器の透過冷媒入
口と前記冷媒分離装置の透過冷媒出口とを接続しかつ前
記中間冷却器の液冷媒出口を前記第１絞り装置と第２絞
り装置との接続点に接続することにより、より高温を効
率よく得ることができると言う効果を奏する。
合した混合冷媒を用い、第１（低圧）圧縮機，この圧縮
機に接続される高圧冷媒入口と前記混合冷媒の内の特定
の冷媒の透過を容易とする機能膜と透過冷媒出口と高圧
冷媒出口とを有する冷媒分離装置，前記高圧冷媒出口に
接続される第１絞り装置，第２絞り装置及び蒸発器を順
次環状に接続して低圧側冷媒回路を構成するとともに、
第２（高圧）圧縮機，凝縮機，第３絞り装置及びこの第
３絞り装置に接続される低圧冷媒入口と前記第２（高
圧）圧縮機に接続される蒸気冷媒出口と透過冷媒入口と
液冷媒出口とを有する中間冷却器を順次環状に接続して
高圧側冷媒回路を構成し、前記中間冷却器の透過冷媒入
口と前記冷媒分離装置の透過冷媒出口とを接続しかつ前
記中間冷却器の液冷媒出口を前記第１絞り装置と第２絞
り装置との接続点に接続することにより、より高温を効
率よく得ることができると言う効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例における冷媒分離器の詳細断
面図、第２図は同分離器を使用した場合の実施例を示す
冷凍サイクル図、第３図は従来例における冷凍サイクル
図である。 11……第１（低圧）圧縮機、12……第１絞り装置、13…
…第２絞り装置、14……蒸発器、15……中間冷却器、16
……第２（高圧）圧縮機、17……凝縮器、18……第３絞
り装置、101……冷媒分離装置、103……機能膜、105…
…高圧冷媒入口、106……高圧冷媒出口、107……透過冷
媒出口、108……低圧冷媒入口、109……蒸気冷媒出口、
110……透過冷媒入口、111……液冷媒出口。
面図、第２図は同分離器を使用した場合の実施例を示す
冷凍サイクル図、第３図は従来例における冷凍サイクル
図である。 11……第１（低圧）圧縮機、12……第１絞り装置、13…
…第２絞り装置、14……蒸発器、15……中間冷却器、16
……第２（高圧）圧縮機、17……凝縮器、18……第３絞
り装置、101……冷媒分離装置、103……機能膜、105…
…高圧冷媒入口、106……高圧冷媒出口、107……透過冷
媒出口、108……低圧冷媒入口、109……蒸気冷媒出口、
110……透過冷媒入口、111……液冷媒出口。
Claims (1)
- 【請求項１】冷媒には複数種類の冷媒を混合した混合冷
媒を用い、第１（低圧）圧縮機，この圧縮機に接続され
る高圧冷媒入口と前記混合冷媒の内の特定の冷媒の透過
を容易とする機能膜と透過冷媒出口と高圧冷媒出口とを
有する冷媒分離装置，前記高圧冷媒出口に接続される第
１絞り装置，第２絞り装置及び蒸発器を順次環状に接続
して低圧側冷媒回路を構成するとともに、第２（高圧）
圧縮機，凝縮機，第３絞り装置及びこの第３絞り装置に
接続される低圧冷媒入口と前記第２（高圧）圧縮機に接
続される蒸気冷媒出口と透過冷媒入口と液冷媒出口とを
有する中間冷却器を順次環状に接続して高圧側冷媒回路
を構成し、前記中間冷却器の透過冷媒入口と前記冷媒分
離装置の透過冷媒出口とを接続しかつ前記中間冷却器の
液冷媒出口を前記第１絞り装置と第２絞り装置との接続
点に接続してなる冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20335989A JP2512163B2 (ja) | 1989-08-05 | 1989-08-05 | 冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20335989A JP2512163B2 (ja) | 1989-08-05 | 1989-08-05 | 冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0367961A JPH0367961A (ja) | 1991-03-22 |
| JP2512163B2 true JP2512163B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=16472726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20335989A Expired - Fee Related JP2512163B2 (ja) | 1989-08-05 | 1989-08-05 | 冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512163B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100609169B1 (ko) * | 2004-11-02 | 2006-08-02 | 엘지전자 주식회사 | 캐스캐이드 냉동사이클 |
| KR100609168B1 (ko) * | 2004-11-02 | 2006-08-02 | 엘지전자 주식회사 | 캐스캐이드 냉동사이클 |
| JP5963669B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2016-08-03 | 三菱電機株式会社 | 冷凍装置 |
| JP5770157B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2015-08-26 | 三菱電機株式会社 | 冷凍装置 |
| US20150107294A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Refrigeration-cycle equipment |
-
1989
- 1989-08-05 JP JP20335989A patent/JP2512163B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0367961A (ja) | 1991-03-22 |
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