JPH02302560A - 低温媒体及び高温媒体兼用冷却用冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低温域での冷却はもとより高温域での冷却を
効果的に行なうための低温媒体及び高温媒体兼用冷却用
冷凍装置に関するものである。

〔従来の技術］ この種の低温媒体及び高温媒体兼用冷却用冷凍装置は、
例えば、気象条件を再現する環境整備室。

自動車関係の試験室、植物の実験室等の如く、地球上で
の色々の気象条件を再現するのに使用されている。そし
て、この環境整備室は、広域な制御範囲を持ち、例えば
−４０°Ｃ乃至＋５０°Ｃという広い範囲で温度条件を
再現すると共に、湿度制限も＋５０°Ｃのように高温に
なると、９０％というように高い条件を再現することが
ある。

従来、このような装置に使用されている低温媒体及び高
温媒体兼用冷却用冷凍装置としては、直ｌ：、９− 接膨張冷凍機を用いたものが知られている。

これを第４図に基づいて説明する。

この直接膨張冷凍機を用いた冷凍装置は、圧縮機（冷凍
機）１と凝縮器２と膨張弁３と低圧レシーバ４と液ポン
プ５と蒸発器６とを備え、圧１１機１と凝縮器２とを高
圧ガスライン７で連結し、凝縮器２と低圧レシーバ４と
を膨張弁３を介装した高圧液ライン８で連結し、低圧レ
シーバ４と蒸発器６とを液ポンプ５を介装した低圧液ラ
イン９で連結し、蒸発器６と低圧レシーバ４とを第一低
圧ガスライン１０で連結し、低圧レシーバ４と圧縮機１
とを第二低圧ガスライン１１とを連結することによって
冷凍サイクルを形成している。

先ず、ガス状態の冷媒を圧縮機１で高圧ガスに圧縮し、
この圧縮した高圧ガスを高圧ガスライン７を介して凝縮
器２へ送り、凝縮器２で凝縮して液化する。これを高圧
ガスライン８を介して低圧レシーバ４へ送る。この低圧
レシーバ４の前に設けた膨張弁３によって高圧液を膨張
させて冷たい液にすると同時に一部気化させる。低圧レ
シーバ４に送られたその冷たい液は、低圧液ライン９を
介して液ポンプ５によって蒸発器６に送られる。

蒸発器６を出たガスは、第一低圧ガスライン１０を介し
て低圧レシーバ４に戻り、冷たいガスの一部が第二低圧
ガスライン１１を介して圧縮機１に送られ、上述した如
き回路を形成する。

これによって蒸発器６を通過する被冷却熱媒空気を冷却
することができる。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の冷凍装置にあっては、被冷却熱媒空気の温湿度が
外気、井戸水等自然界の温湿度よりも高い場合でも、冷
凍サイクルを運転して冷却していた。

ところが、被冷却熱媒空気の温湿度が高温・高湿の場合
、通常の冷凍サイクルの運転においては、冷媒温度を高
温まで上昇できないため、空気冷却器を構成する蒸発器
６において、過剰な減湿が起こり、顕熱冷却量が不足し
、冷凍装置が必要以上に大きくなるだけでなく、圧縮機
ｌを運転するのでランニングコストも嵩むことになる。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもの
で、その目的は、被冷却熱媒空気の温湿度が高温、高湿
の場合でも、過剰の減湿を起こさずに被冷却熱媒空気を
冷却することができる低温媒体及び高温媒体兼用冷却用
冷凍装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機と凝縮器
と膨張弁と低圧レシーバと液ポンプと蒸発器とを備え、
圧縮機と凝縮器とを高圧ガスラインで連結し、凝縮器と
低圧レシーバとを膨張弁を介装して高圧液ラインで連結
し、低圧レシーバと蒸発器とを液ポンプを介装して低圧
液ラインで連結し、蒸発器と低圧レシーバとを第一低圧
ガスラインで連結し、低圧レシーバと圧縮機とを第二低
圧ガスラインとを連結することによって冷凍サイクルを
形成して成る冷凍装置において、低圧レシーバと第一低
圧ガスラインとを、第一切換弁、自然冷熱を利用して冷
媒を冷却する冷媒冷却器、第二切換弁を順番に介装した
冷却回路で連結し、第一低圧ガスラインにおける冷却回
路との連結部よりも低圧レシーバ側に第三切換弁を設け
たものである。

〔作　用〕

本発明においては、蒸発器における被冷却熱媒空気の温
度が、冷媒冷却器における自然冷熱温度より低い場合、
第−切換弁及び第二切換弁を閉じ、第三切換弁を開き、
且つ、圧縮機を駆動して、冷媒を圧縮機→凝縮器→膨張
弁→低圧しシーバ→液ポンプ→蒸発器→低圧しシーバ→
圧縮機という径路を循環させる。

これにより、冷凍サイクルが形成され、被冷却熱媒空気
が蒸発器で冷却される。

一方、蒸発器における被冷却熱媒空気の温度が、冷媒冷
却器における自然冷熱温度より高い場合、圧縮機を停止
し、第−切換弁及び第二切換弁を開き、第三切換弁を閉
じ、冷媒を蒸発器→冷媒冷却器→低圧レシーバ→液ポン
プ→蒸発器という径路で循環させる。

これにより、冷媒は蒸発器において被冷却熱媒空気と熱
交換されて蒸発（気化）し、この蒸気になった冷媒は、
冷媒冷却器で外気または井戸水等の自然冷熱と熱交換さ
れ、冷却・凝縮される。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１図ないし第３図は本発明の実施例に係る低温媒体及
び高温媒体兼用冷却用冷凍装置を示す。

第１図において、２０は圧縮機で、この圧縮機２０は、
高圧ガスライン２１を介して凝縮器２２と連結している
。この凝縮器２２は、高圧液ライン２３を介して低圧レ
シーバ２４の法例と連結している。この高圧液ライン２
３には、第四切換弁２５と膨張弁２６とが介装されてい
る。この低圧レシーバ２４の法例か低圧液ライン２７を
介して蒸発器２８と連結している。この低圧液ライン２
７には、液ポンプ２９が介装されている。

蒸発器２８の出口側と低圧レシーバ２４のガス側とは、
第一低圧ガスライン３０を介して連結している。この第
一低圧ガスライン３０には、第三切換弁３１が介装され
ている。

第一低圧ガスライン３０の第三切換弁３１と蒸発器２８
の間の部分と低圧レシーバ２４のガス側とは冷却回路３
２を介して連結している。この冷却回路３２には、第一
切換弁３３．冷媒冷却器３４、第二切換弁３５とが順番
に介装されている。

冷媒冷却器３４は、外気や井戸水等の自然冷熱を利用し
て冷媒を冷却する。

さらに、低圧レシーバ２４のガス側と圧縮機２０とは、
第二低圧ガスライン３６を介して連結している。

本実施例においては、被冷却熱媒空気の温度が一２０°
Ｃ〜＋５０°Ｃの範囲で、湿度が３０％〜９０％の範囲
で適用され、本実施例の作用を以下の如く説明する。

先ず、蒸発器２８における被冷却熱媒空気の温度が冷媒
冷却器３４における自然冷熱温度より低い場合、第２図
に示す如き通常運転とすることができる。

この通常運転とするためには、第一切換弁３３及び第二
切換弁３５を閉じ、第三切換弁３１及び第四切換弁２５
を開くことによって太線で示す循環径路を形成する。

この通常運転では、圧縮機２０で圧縮された高圧ガスを
高圧ガスライン２１を介して凝縮器２２へ送り、凝縮器
２２で凝縮して液化する。これを高圧液ライン２３を介
して低圧レシーバ２４へ送る。この低圧レシーバ２４の
手前に設けた膨張弁２６によって高圧液を膨張させて冷
たい液にすると同時に一部気化させる。低圧レシーバ２
４に送られたその冷たい液は、低圧液ライン２７を介し
て液ポンプ２９によって蒸発器２８に送られる。

この蒸発器２８において、被冷却熱媒空気と熱交換して
ガス化し、そのガスは蒸発器２８から第一低圧ガスライ
ン３０を介して低圧レシーバ２４に戻り、冷たいガスが
第二低圧ガスライン３６を介して圧縮機２０に送られ、
上述した如き回路を循環する。

これにより、冷凍サイクルが形成され、被冷却熱媒空気
が蒸発器２８で冷却される。

一方、被冷却熱媒空気の温度が自然冷熱温度より高い場
合、第３図に示す如き運転とすることができる。

この運転とするためには、圧縮機２０を停止し、第一切
換弁３３．第二切換弁３５を開き、第三切換弁３１．第
四切換弁２５を閉じることによって太線で示す循環径路
を形成する。

この循環径路は、圧縮機２０を用いない冷房運転であっ
て、冷媒は蒸発器２８→冷媒冷却器３４→低圧レシ一バ
２４→液ポンプ２９→蒸発器２８という径路で循環する
。

これにより、冷媒は蒸発器２８において被冷却熱媒空気
と熱交換されて蒸発（気化）し、この蒸気になった冷媒
は、冷媒冷却器３４で外気または井戸水等の自然冷熱と
熱交換され、冷却・凝縮される。例えば、自然冷熱とし
て３２°Ｃの外気を利用するとき、被冷却熱媒空気温度
を４５°Ｃ程度に設定でき、また、自然冷熱として１５
°Ｃの井戸水を利用するとき、被冷却熱媒空気温度を３
０°Ｃ程度に設定することもできる。

以上の如き構成によれば、被冷却熱媒空気の温度が自然
冷熱温度より高い場合、冷凍サイクルを利用せず、自然
冷熱を利用することにより、被冷却熱媒空気の温度を低
くすることができる。

この場合、被冷却熱媒空気が高温・高温でも、湿度を維
持しながら（過剰な減湿を起こさずに）被冷却熱媒空気
を冷却することができる。

また、被冷却熱媒空気の温湿度が高温・高湿の場合、上
述のように通常の冷凍サイクルを利用しないことから、
蒸発器２８において、従来例で述べたような過剰な減湿
分による顕熱冷却量が減少することなく、従って、冷凍
サイクルの圧縮機２０の能力も小さくすることができ、
圧縮機２０の停止によるランニングコストも減少させる
ことができる。

なお、自然冷熱の利用をした運転範囲を広くすれば、上
述した効果を顕著にすることができる。

かかる自然冷熱利用運転の範囲は、自然冷熱の温度場と
、冷媒冷却器３４の伝熱面積や液ポンプ２９の容量等に
依存している。

また、本実施例においては、被冷却熱媒空気の温度が一
２０°Ｃ〜＋５０″Ｃの範囲で、湿度が３０％〜９０％
の範囲で適用した例について説明したが、かかる範囲に
限定されないことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明に係る低温媒体及び高温媒体
兼用冷却用冷凍装置によれば、被冷却熱媒空気の温度が
自然冷熱温度より高い場合、冷凍サイクルを利用せず、
自然冷熱を利用することにより、被冷却熱媒空気の温度
を低くすることができる。

この場合、被冷却熱媒空気が高温・高温でも、湿度を維
持しながら（過剰な減湿を起こさずに）被冷却熱媒空気
を冷却することができる。

また、被冷却熱媒空気の温湿度が高温・高湿の場合、上
述のように通常の冷凍サイクルを利用しないことから、
蒸発器において、従来例で述べたような過剰な減湿分に
よる顕熱冷却量が減少することなく、従って、冷凍サイ
クルの圧縮機の能力も小さくすることができ、圧縮機の
停止によるランニングコストも減少させることができる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る低温媒体及び高温媒体兼
用冷却用冷凍装置の構成図である。 第２図は同低温媒体及び高温媒体兼用冷却用冷凍装置に
おいて被冷却熱媒空気温度が自然冷熱より低い場合の冷
却サイクルを示す説明図である。 第３図は同低温媒体及び高温媒体兼用冷却用冷凍装置に
おいて被冷却熱媒空気温度が自然冷熱より高い場合の冷
却サイクルを示す説明図である。 第４図は従来の直接膨張冷凍機を用いた冷凍装置を示す
構成図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 ２０・・・圧縮機 ２１・・・高圧ガスライン ２２・・・凝縮器 ２３・・・高圧液ライン ２４・・・低圧レシーバ ２６・・・膨張弁 ２７・・・低圧液ライン ２８・・・蒸発器 ２９・・・液ポンプ ３０・・・第一低圧ガスライン ３１・・・第三切換弁 ３２・・・冷却回路 ３３・・・第一切換弁 ３４・・・冷媒冷却器 ３５・・・第二切換弁 ３６・・・第二低圧ガスライン。 第２図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機と凝縮器と膨張弁と低圧レシーバと液ポン
   プと蒸発器とを備え、圧縮機と凝縮器とを高圧ガスライ
   ンで連結し、凝縮器と低圧レシーバとを膨張弁を介装し
   て高圧液ラインで連結し、低圧レシーバと蒸発器とを液
   ポンプを介装して低圧液ラインで連結し、蒸発器と低圧
   レシーバとを第一低圧ガスラインで連結し、低圧レシー
   バと圧縮機とを第二低圧ガスラインとを連結することに
   よって冷凍サイクルを形成して成る冷凍装置において、
   低圧レシーバと第一低圧ガスラインとを、第一切換弁、
   自然冷熱を利用して冷媒を冷却する冷媒冷却器、第二切
   換弁を順番に介装した冷却回路で連結し、第一低圧ガス
   ラインにおける冷却回路との連結部よりも低圧レシーバ
   側に第三切換弁を設けたことを特徴とする低温媒体及び
   高温媒体兼用冷却用冷凍装置。