JPH0138227B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば急速冷凍冷蔵庫などに用い
る冷凍サイクルに関するものである。

第１図は従来の急速冷凍冷蔵庫に用いられてい
る冷凍サイクルの回路図である。図において、１
は圧縮機、２は凝縮器、３ａは第１の減圧装置、
３ｂは第２の減圧装置、４は上記第１の減圧装置
３ａに並列接続された電磁弁、５は蒸発器をそれ
ぞれ示す。この回路には単一冷媒、例えば沸点が
−30℃のR12が充填されており、図中に示す矢印
は冷媒の流れる方向を示す。

ところで、急速冷凍冷蔵庫においては急速冷凍
冷蔵の時の−40℃〜−50℃の超低温と、通常の冷
凍冷蔵の時の−15℃〜−20℃の低温を得ることが
必要である。

上記構成を備えた従来の冷凍サイクルにおい
て、電磁弁４を開いた場合、圧縮機１で高温高圧
となつた冷媒ガスは凝縮２で冷却されて液化す
る。この後、冷媒液は上記電磁弁４が開いている
為、第１の減圧装置３ａを通らずに第２の減圧装
置３ｂに導かれ、ここで低温低圧となつて蒸発器
５に導かれる。この蒸発器５内で冷媒液がガス化
する際に、周囲から吸熱して−20℃〜−15℃の通
常の冷凍を行なう。そして、冷媒ガスは圧縮機１
に吸入される。

次に、電磁弁４を閉じた場合、上述と同様に圧
縮機１によつて高温高圧となつた冷媒ガスは凝縮
器２で冷却されて液化する。この後、第１、第２
の各減圧装置３ａ，３ｂの作用によつて、上述の
場合よりも更に低温、低圧となり蒸発器５に導か
れる。この時は−40℃〜−50℃の超低温が得られ
る。

以上の通り、従来の急速冷凍冷蔵庫などの冷凍
サイクルでは、急速冷凍運転時、上記電磁弁４を
閉じて冷媒を通常冷凍運転時よりもさらに減圧し
て低温状態としている。ところが、冷凍サイクル
は低温になるに伴ない圧力も下がるのが普通で、
冷凍能力は一般に低下する傾向を示す。従つて、
通常冷凍運転時に最適な単一冷媒（純粋冷媒また
は共沸混合冷媒）を選定すると、急速冷凍運転時
には冷凍能力が不足してしまい、なかなか急速冷
凍できないという欠点があつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、凝縮器と減圧装置
を有する冷凍サイクルにおいて、上記両装置を接
続する分岐管を設け、この分岐管に第２の減圧装
置を具備した構成により、非共沸混合冷媒を充填
して、幅広い冷凍温度に対して冷凍能力の高い冷
凍サイクルを得ることを目的としている。

以下、この発明の実施例を図について説明す
る。

第２図はこの発明の一実施例を示すものであつ
て、図において、３ａ，３ｂはそれぞれ互いに並
列接続された第１及び第２の減圧装置、６は冷媒
容器で、凝縮器２の出口からの配管が貫通し、こ
の配管は該冷媒容器６内下部で分断されて主管２
０と主管２１を構成し、配管内の冷媒が冷媒容器
６内に流出するようになつている。２２は上記凝
縮器２出口と上記第１の減圧装置３ａ出口とを接
続する分岐管で、上記第１の減圧装置３ａと並列
に第２の減圧装置３ｂを配置している。７は上記
主管２０の上記分岐管２２の分岐点より下流側に
設けた電磁弁である。

以上のように構成した冷凍サイクルにおいて、
高沸点成分として例えば沸点が−30℃のR12、低
沸点成分として例えば沸点が−81℃のR13より成
る非共沸混合冷媒を封入する。超低温運転時には
電磁弁７を閉にする。これにより、該電磁弁７よ
り下流側の回路は遮断されて、圧縮機１で圧縮さ
れた非共沸混合冷媒ガスは凝縮器２で凝縮されて
液化し、更に第２の減圧装置３ｂで減圧されて蒸
発器５に入り、蒸発して再びガスとなつて圧縮機
１へ戻る。このような運転では、蒸発器５内で蒸
発する時にR13の沸点が−81℃と低い為、この非
共沸混合冷媒によつて比較的高い蒸発圧力で超低
温を得ることが出来る。

次に、通常運転時には電磁弁７を開とすると上
述と同様に非共沸混合冷媒は圧縮機１で圧縮さ
れ、凝縮器２で凝縮される。ここでＲ１２とＲ１
３との凝縮温度が異なる為、Ｒ１２成分の多い液
体と、Ｒ１３成分の多い気体とが共存する。そし
て、凝縮器２より流出した冷媒の一部は冷媒容器
６に入る。ここで、Ｒ１３成分の多い気体は冷媒
容器６の上部に留まり、Ｒ１２成分の多い液体の
みが第１の減圧装置３ａで減圧され、蒸発器５内
に入り、蒸発して圧縮機１へ戻る。この繰り返し
によりＲ１３は冷媒容器６の上部に気体として留
まり、冷凍サイクル中には略純粋なＲ１２単体が
循環することになる。従つて、この時のＲ１２の
蒸発により前記超低温運転と略同じ蒸発圧力で−
15℃〜−20℃の温度を得ることが出来る。通常冷
凍運転後、上記電磁弁７を閉じて超低温運転を行
うと、圧力差によつて冷媒容器６内に留まつてい
たＲ１３成分の多い気体は第１の減圧装置３ａを
通り、冷凍サイクル内に戻される。

このようにこの発明の一実施例によれば急速冷
凍時には、Ｒ１２とＲ１３の非共沸混合冷媒を用
い、通常冷凍時にはサイクルの一部にＲ１３を封
し込め、Ｒ１２の単一冷媒を用いることによつ
て、両者の蒸発圧力を略同じに保つことができ、
冷凍能力が低下せずに幅広い温度を得ることが出
来る。

また、この発明の他の実施例として第３図に示
す如く、冷媒容器６の入口側に第１の電磁弁７ａ
を設けると共に分岐管２２の第２の減圧装置３ｂ
の上流側に第２の電磁弁７ｂを設ける。この第２
の電磁弁７ｂを超低温運転時には開け、通常冷凍
運転時には閉じるように操作することにより、非
沸混合冷媒は超低温運転時には第２の減圧装置３
ｂを流れ、通常冷媒運転時には上記第２の減圧装
置３ｂには流れず、第１の減圧装置３ａを流れる
為、高沸点冷媒と低沸点冷媒を効率よく分離でき
る。この実施例では、各運転時において用いられ
る減圧装置が異なる為、減圧装置の設計が容易に
できるという効果もある。

この発明の更に他の実施例として、第４図に示
す如く蒸発器５入口に第３の電磁弁７ｃを設け、
運転停止時に閉じ、運転時には開くようにする。
従来例では運転停止時には圧力差の為凝縮器２及
び冷媒容器６内の冷媒は蒸発器５に流れ込んでい
たが、上記第３の電磁弁７ｃの作用により運転停
止時に蒸発器５に流れ込むことなく、運転停止前
の状態のままに保たれる。その結果、通常冷凍運
転状態で停止して再び通常冷凍で運転を再開する
場合、すでに高沸点冷媒と低沸点冷媒とが分離さ
れたままの状態である為、安定した運転が可能で
ある。加えて、圧縮機１に負担がかかるのを防ぐ
という効果もある。

一方、第５図に示すように冷媒容器６を貫通す
る主管２０は上部に配置してもよい。

また、第６図に示す如く、冷媒容器６内の一部
又は全部に、例えばメツシユや玉などの分溜用充
填物８を挿入し、高沸点冷媒と低沸点冷媒とを更
に分離しやすくしてもよい。

なお、非共沸混合冷媒としては、Ｒ１２とＲ１
３に限らず、他の高沸点冷媒と低沸点冷媒を混合
しても同様の効果が期待できる。

また、冷媒容器６内を貫通する主管２０，２１
は分断された構成を成しているが、これの代わり
に数カ所穴を設けた構成にしてもよく、冷媒容器
６の中に冷媒が流れ出るような構成であれば、上
記実施例と同様の効果が得られる。

以上説明した通り、この発明によれば、減圧装
置を有する冷凍サイクルにおいて、冷媒容器を設
け、凝縮器出口からの主管が上記冷媒容器を貫通
し、該冷媒容器内下部で少なくとも一個所以上開
口するように構成すると共に、上記凝縮器と上記
冷媒容器との間に接続する電磁弁を、上記凝縮器
出口と上記減圧装置出口を接続する分岐管と、上
記分岐管の途中に接続する第２の減圧装置とを設
け、非共沸混合低温と通常低温とで充分な冷凍能
力を得ることが出来るという大なる実用的効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の単一冷媒を用いた冷凍サイクル
を示す回路図、第２図はこの発明の一実施例によ
る冷凍サイクルを示す回路図、第３図はこの発明
の他の実施例による冷凍サイクルを示す回路図、
第４図はこの発明のさらに他の実施例による冷凍
サイクルを示す回路図、第５図、第６図はこの発
明のさらに他の実施例による冷媒容器を示す拡大
図である。 １…圧縮機、２…凝縮器、３ａ，３ｂ…減圧装
置、５…蒸発器、６…冷媒容器、７，７ａ，７
ｂ，７ｃ…電磁弁、８…分溜用充填物、２０，２
１…主管、２２…分岐管。なお、図中、同一符号
は同一部分又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を順次接
   続し、上記蒸発器の出口を上記圧縮機の入口に接
   続して成る冷凍サイクルにおいて、冷媒容器を設
   け、上記凝縮器出口からの主管が上記冷媒容器を
   貫通し、該冷媒容器内下部で少なくとも一個所以
   上開口するように構成すると共に、上記凝縮器と
   上記冷媒容器との間に接続する電磁弁と、上記凝
   縮器出口と上記減圧装置出口を接続する分岐管
   と、上記分岐管の途中に接続する第２の減圧装置
   とを設け、非共沸混合冷媒を充填することを特徴
   とする冷凍サイクル。 ２ 上記分岐管に第２の電磁弁を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイク
   ル。 ３ 上記蒸発器入口に第３の電磁弁を設けたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の冷凍サイクル。 ４ 上記容器内に分溜用充填物を挿入したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第
   ３項記載の冷凍サイクル。