JPH0367961A - 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、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。

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）。

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。

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ｍ＜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。

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。

第１圧縮機ｌにより圧縮された高温冷媒真気は、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。

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、−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。

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。

ｔＪ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、特定の種類の冷媒
の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離装置を冷凍
サイクルに接続したものである。

作用 本発明は上記構成により、非共混合冷媒に限らす共沸混
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。

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。

第１図に、機能膜を用いた冷媒分離器（以下単に分離器
と称す）１０１の一実施例を示す。

同図において、分離器本体１０２を網状の保持具１０４
で高圧側空間ａ、低圧側空間すに仕切り、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、高圧冷媒人口配管１０５、出口配管１０６
、透過冷媒出口配管１０７が設けられる。

以上のような構成の分離器において、機能膜にジメチル
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。

圧縮機等により加圧された混合冷媒は入口配管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と低圧側空間すの圧力差によって一部の
冷媒は低圧側空間すに透過し、透過冷媒出口配管１０７
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
、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。

以下余白 表１ 上記表１番こおいては分離器１０１の入口配管より冷媒
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。

このように、機能膜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。

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。

次に、上記機能膜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。

第２図に、冷媒としてＲ２２とＲ１１４の非共沸混合冷
媒を用い、機能膜を透過しゃすい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、環状に接続され主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、エフは凝縮器、１８は第３絞り装置である。そし
て、前記構成の分離器１０１の透過冷媒出口配管１０７
は、中間冷却器１５に接続されて、中間冷却器１５の蒸
気側出口は、第２（高圧）圧縮機１６の吸入に接続され
、凝縮器１７、第３絞り装置、中間冷却器１５は環状に
接続されている。また、中間冷却器１５の液側出口は、
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。

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を透過しゃす
いＲ１１４は、透過出口配管１０７を通り中間冷却器１
５に入る。一方Ｒ２２は機能膜１０３を透過しにくいた
め、分離器１０１の出口配管１０６ではさらにＲ２２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１１１６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、主冷媒回路の冷媒と合流し、
第２絞り装置■３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。

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。

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、草発器でより低温を、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、特定の種類の冷媒の透過を容易
とする機能膜を有する冷媒分離装置を一段圧縮サイクル
の第１（低圧）圧４１機の出口に設けることにより、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
。

【図面の簡単な説明】

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、１
６・・・・・・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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非共沸混合冷媒を用い、第１（低圧）圧縮機、複数種類
   の冷媒の内の特定の冷媒の透過を容易とする機能膜を有
   する冷媒分離装置、第１、第２の絞り装置、蒸発器を環
   状に接続し、前記冷媒分離装置の透過冷媒出口と中間冷
   却器を接続し、前記中間冷却器、第２（高圧）圧縮機、
   凝縮器、第３絞り装置を環状に接続した冷凍装置。