JPH04136471U - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャピラリチュ−ブ等の膨張手段付近に固化
して付着した冷媒中のオイル成分や水分を除去すること
により、冷却能力の低下を防止する。 【構成】 キャピラリチュ−ブ７１，７２，７３に熱伝
導的に接続された領域１０１，１０２，１０３をもつバ
イパス管１００の一端を冷媒経路における圧縮機５１の
吐出口側に接続するとともに、他端を吸入口側に接続
し、バイパス管１００に制御弁１１０を設ける。キャピ
ラリチュ−ブ７１，７２，７３付近に冷媒中のオイル成
分等が付着されると、制御弁１１０を開成して、圧縮機
５１から吐出される高温冷媒をバイパス管１００に供給
し、その高温冷媒の熱によってキャピラリチュ−ブ７
１，７２，７３付近に付着したオイル成分等を溶融させ
て除去する。 【効果】 これにより冷媒の循環がスムーズに行われ、
冷却能力の低下が防止される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば超低温を発生させる多段式の冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

沸点の異なる複数の混合冷媒を用いて超低温を発生させる多段式の冷凍装置と して、例えば特開昭４７−１０１８６号公報、実開昭５８−９１６７１号公報、 実開昭６１−７７５４８号公報および実開昭６１−７７５４９号公報等に開示さ れた冷凍装置がある。

【０００３】 図２は一般的な多段式の冷凍装置の回路図である。同図に示すように、この冷 凍装置には、圧縮機１、凝縮器２、第１および第２の気液分離器１１，１２、第 １ないし第３のキャピラリチュ−ブ２１，２２，２３、第１および第２の熱交換 器３１，３２および冷却器４０が備えられている。そして、これらの機器が複数 の冷媒管等により構成される冷媒経路により接続されて、冷凍サイクルが構成さ れるとともに、その冷凍サイクル内に沸点の異なる複数の冷媒が封入されている 。

【０００４】 この冷凍装置おいて、圧縮機１から吐出された高温のガス冷媒は、凝縮器２で 凝縮されて一部が液化された後、第１の気液分離器１１に送り込まれる。第１の 気液分離器１１で気液分離された冷媒のうち、気相冷媒は第１の熱交換器３１に 送り込まれ後述する戻り冷媒との熱交換により凝縮されて一部が液化し、第２の 気液分離器１２に送り込まれる。さらに、第２の気液分離器１２で気液分離され た冷媒のうち気相冷媒は第２の熱交換器３２で戻り冷媒との熱交換により凝縮さ れて液化する。つづいて、その液相冷媒は第３のキャピラリチュ−ブ２３で減圧 膨張されてから、冷却器４０に送り込まれそこで図示しない冷蔵室内から熱を吸 収して蒸発気化する。これにより冷蔵室内が超低温に冷却される。

【０００５】 冷却器４０で気化した気相冷媒は戻り冷媒となり、第２および第１の熱交換器 ３２，３１を通って圧縮機１に戻る。

【０００６】 一方、第１および第２の気液分離器１１，１２でそれぞれ気液分離された冷媒 のうち液相冷媒は、第１および第２のキャピラリチュ−ブ２１，２２でそれぞれ 減圧膨張されて戻り冷媒となり、その後第１および第２の熱交換器３１，３２の 流入口側でそれぞれ上記冷却器４０から流出した戻り冷媒と合流する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、従来の冷凍装置では、長時間冷却運転をつづけると、冷媒中に混在 するオイル成分や水分が冷却されて固化しワックスや氷の状態で冷媒経路内に付 着成長する。このような現象は冷媒経路のうちでも低沸点冷媒のみが循環する低 温部１０で多く発生し、低温部１０の中でも特に第３のキャピラリチュ−ブ２３ 等の細管への流入部では冷媒の流路径が急激に減少するため、流速が低下し冷媒 中のオイル成分や水分が滞留することにより付着しやすくなっている。さらに、 冷媒経路の第３のキャピラリチュ−ブ２３からの流出部においても、冷媒の流路 径の急激な拡大により流速が低下するとともに、減圧作用により冷媒中に溶解し ていたオイル成分や水分が分離・析出するため、上記流入部と同様にオイル成分 や水分が付着しやすくなっている。こうして第３のキャピラリチュ−ブ２３の流 入部や流出部にオイル成分や水分が付着成長すると、冷媒の循環が阻害されて冷 媒が冷凍サイクル内をスムーズに循環せず、冷却能力が低下してしまうという問 題があった。

【０００８】 この考案は、上記従来技術の問題を解消し、オイル成分や水分が付着してもそ れらを簡単に除去することができて、冷却能力の低下を防止できる冷凍装置を提 供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は、圧縮機により圧縮された沸点の異なる複数の冷媒を凝縮器により 凝縮し、凝縮された気液混相の冷媒に対しての気液分離器による気液分離処理と 、気液分離された気相冷媒に対しての熱交換器による凝縮処理と、液相冷媒に対 しての膨張手段による膨張処理とを繰り返し行う一方、前記膨張手段のうち最終 段の膨張手段により膨張された低沸点の冷媒を冷却器で気化させてから前記圧縮 機に戻すようにした冷媒経路を有する冷凍装置であって、上記目的を達成するた め、前記膨張手段のうち少なくとも前記最終段の膨張手段に熱伝導的に接続され た領域をもつバイパス管の一端を前記冷媒経路のうち前記圧縮機の吐出口側に接 続するとともに、他端を前記冷媒経路のうち前記圧縮機の吸入口側に接続し、前 記圧縮機から吐出された冷媒の前記バイパス管への供給を制御するための制御弁 を前記バイパス管に設けたことを特徴とする冷凍装置。

【００１０】

【作用】

この考案の冷凍装置においては、少なくとも最終段の膨張手段に熱伝導的に接 続された領域をもつバイパス管を設け、圧縮機から吐出される高温冷媒のバイパ ス管への供給を制御するための制御弁を上記バイパス管に設けている。このため 、冷媒中に混在するオイル成分や水分が例えば最終段の膨張手段付近に固化して 付着した場合でも、制御弁を調整して高温冷媒をバイパス管内に供給すれば、そ の高温冷媒の熱により膨張手段付近に付着しているオイル成分や水分が溶融され る。

【００１１】

【実施例】

図１はこの考案の一実施例の冷凍装置の回路図である。同図に示すように、こ の冷凍装置は、圧縮機５１、凝縮器５２、第１および第２の気液分離器６１，６ ２、銅製の細管等で構成される第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ（膨張手段 ）７１，７２，７３、第１および第２の熱交換器８１，８２および冷却器９０を 有しており、これらの機器が複数の冷媒管等により構成される冷媒経路により接 続されて、冷凍サイクルが構成されている。

【００１２】 まず、圧縮機５１から引き出された冷媒経路は凝縮器５２を通って第１の気液 分離器６１に接続される。第１の気液分離器６１の気相出口から引き出された冷 媒経路は第１の熱交換器８１を通って第２の気液分離器６２に接続される。さら に、第２の気液分離器６２の気相出口から引き出された冷媒経路は第２の熱交換 器８２を通って第３の（最終段の）キャピラリチュ−ブ７３に接続される。

【００１３】 第３のキャピラリチュ−ブ７３から引き出された冷媒経路は冷却器９０に接続 されるとともに、冷却器９０から引き出された冷媒経路（冷媒戻りライン）は、 第２および第１の熱交換器８２，８１を通って圧縮機５１に接続される。

【００１４】 また、第１および第２の気液分離機６１，６２の液相出口からそれぞれ引き出 された冷媒経路は、それぞれ第１および第２のキャピラリチュ−ブ７１，７２を 介して、冷媒戻りラインにおける第１および第２の熱交換器８１，８２の流入口 側にそれぞれ接続される。

【００１５】 一方、冷媒経路の圧縮機５１の吐出口付近には、銅管等により構成されるバイ パス管１００の一端が接続されるとともに、他端が冷媒戻りラインにおける圧縮 機５１の吸入口付近に接続される。このバイパス管１００は、その中間付近の領 域１０１，１０２，１０３を第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ７１，７２， ７３に熱伝導的に接触させて例えばアルミテープにより巻き付け固定されている 。また、バイパス管１００には、圧縮機５１から吐出された冷媒のバイパス管１ ００への供給を制御するための制御弁１１０（例えば電磁弁）が設けられている 。

【００１６】 この冷凍装置において、冷凍サイクル内には沸点の異なる複数の冷媒（例えば 、Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の組合せ等）が封入されており、通常の冷却運転を行 う場合には、制御弁１１０を閉成しておいて、圧縮機５１を駆動させる。

【００１７】 これにより、圧縮機５１から高温のガス冷媒が吐出され、その高温のガス冷媒 が凝縮器５２で凝縮されることにより最も沸点の高い冷媒のみが液化されて、気 液混相の冷媒となり第１の気液分離器６１に送り込まれる。第１の気液分離器６ １で気液分離された冷媒のうち、気相冷媒は第１の熱交換器８１に送り込まれそ こで後述する戻り冷媒と熱交換する。この熱交換により気相冷媒は凝縮されて２ 番目に沸点の高い冷媒のみが液化して気液混相の冷媒となる。さらに、この気液 混相の冷媒は第２の気液分離器６２に送り込まれて気液分離される。

【００１８】 第２の気液分離器６２で気液分離された冷媒のうちの気相冷媒は、つまり複数 の混合冷媒のうち最も沸点の低い冷媒は第２の熱交換器８２に送り込まれ、そこ で戻り冷媒との熱交換により液化する。さらに、その液相冷媒は第３のキャピラ リチュ−ブ７３で減圧膨張されてから、冷却器９０に送り込まれて図示しない冷 蔵室から熱を吸収して蒸発気化する。これにより冷蔵室内が超低温に冷却される 。

【００１９】 冷却器９０で気化した気相冷媒は戻り冷媒となり、第２および第１の熱交換器 ８２，８１を通って圧縮機５１に戻る。

【００２０】 一方、第１および第２の気液分離器６１，６２でそれぞれ気液分離された冷媒 のうち液相冷媒は、第１および第２のキャピラリチュ−ブ７１，７２で減圧膨張 されて戻り冷媒となり、その後冷媒戻りラインにおける第１および第２の熱交換 器８１，８２の流入口側でそれぞれ上記冷却器９０から流出した戻り冷媒と合流 する。

【００２１】 ところで、この冷凍装置において制御弁１１０を閉じたまま長時間冷却運転を 続けると、従来と同様、冷媒経路の第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ７１， ７２，７３付近において、冷媒中に混在するオイル成分や水分が冷却固化してワ ックスや氷の状態で付着することになる。

【００２２】 そこで、一定時間冷却運転を続けると、圧縮機５１を一旦小停止させてから、 制御弁１１０を開成して再度圧縮機５１を駆動させる。これにより、圧縮機５１ から吐出した高温の冷媒の一部がバイパス管１００に供給される一方、残りの冷 媒は上記したように冷凍サイクル内を循環する。

【００２３】 バイパス管１００に供給された高温の冷媒は、第３ないし第１のキャピラリチ ューブ７３，７２，７１と熱伝導的に接触された領域１０３，１０２，１０１を 通って、圧縮機５１に戻る。これにより、第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ ７１，７２，７３は領域１０１，１０２，１０３を通過する高温の冷媒によって 加熱され、冷媒経路の第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ７１，７２，７３付 近に付着したワックスや氷が溶融されるとともに、溶融されたオイル成分や水分 は冷凍サイクル内を循環する冷媒により洗い流される。こうして冷媒経路に付着 したオイル成分や水分が除去される。

【００２４】 オイル成分や水分を除去した後は、制御弁１１０を閉成して再び通常の冷却運 転に戻す。

【００２５】 このようにこの冷凍装置では、冷媒経路に付着するオイル成分や水分を簡単に 除去できるので、冷媒の循環が終始スムーズに行われ、冷却性能は低下しない。

【００２６】 なお、上記実施例では、冷却運転を一旦停止させてから、制御弁１１０を開成 してオイル成分等の除去処理を行うようにしているが、冷却運転を継続しながら 制御弁１１０を開成することにより、オイル成分等の除去処理を行うようにして もよい。

【００２７】 また、上記実施例では、バイパス管１００の途中の領域１０１，１０２，１０ ３を第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ７１，７２，７３にアルミテープで巻 き付け固定しているが、熱伝導性に優れた銀ろう等のろう材を用いてろう付けす るようにしてもよい。さらに、バイパス管１００の途中の領域１０１，１０２， １０３を第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ７１，７２，７３で巻回し、その 上からアルミテープを巻き付けるようにしてもよく、要はバイパス管１００の熱 が第１ないし第３のキャピラリチュ−ブ７１，７２，７３に熱伝達されるように 両者が接続させていればよい。

【００２８】 また、上記実施例では、バイパス管１００が第１ないし第３のキャピラリチュ −ブ７１，７２，７３のすべてに、熱伝導的に接続される場合について説明した が、あまり低温とならない第１のキャピラリチュ−ブ７１へのバイパス管１００ の接続は省略してもよく、バイパス管１００が少なくとも最終段の（第３の）キ ャピラリチュ−ブ７３に熱伝導的に接続されていればよい。

【００２９】 さらに、上記実施例では、膨張手段としてキャピラリチュ−ブを用いるように しているが、他の手段、例えば膨張弁を用いるようにしてもよい。

【００３０】 また、上記実施例では、この考案を２回の気液分離処理が行われる冷凍装置に 適用した場合について説明したが、それだけに限られず、この考案は、１回また は３回以上の気液分離が行われる冷凍装置にも適用することができる。

【００３１】

【考案の効果】

以上のように、この考案の冷凍装置によれば、少なくとも最終段の膨張手段に 熱伝導的に接続された領域をもつバイパス管の一端を冷媒経路における圧縮機の 吐出口側に接続するとともに、他端を冷媒経路における圧縮機の吸入口側に接続 し、そのバイパス管に制御弁を設けたため、冷媒中に混在するオイル成分や水分 が膨張手段付近に固化して付着した場合でも、制御弁を開成して、圧縮機から吐 出される高温冷媒をバイパス管に供給することにより、その高温冷媒の熱を利用 して膨張手段付近に付着しているオイル成分や水分を溶融して除去できる。その 結果、冷媒がスムーズに循環するので、冷却能力の低下を防止できるという効果 が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例である冷凍装置の回路図で
ある。

【図２】従来の冷凍装置の回路図である。

【符号の説明】

５１ 圧縮機 ５２ 凝縮器 ６１，６２ 気液分離器 ７１，７２，７３ キャピラリチュ−ブ ８１，８２ 熱交換器 ９０ 冷却器 １００ バイパス管 １１０ 制御弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機により圧縮された沸点の異なる複
   数の混合冷媒を凝縮器により凝縮し、凝縮された気液混
   相の冷媒に対しての気液分離器による気液分離処理と、
   気液分離された気相冷媒に対しての熱交換器による凝縮
   処理と、液相冷媒に対しての膨張手段による膨張処理と
   を繰り返し行う一方、前記膨張手段のうち最終段の膨張
   手段により膨張された低沸点の冷媒を冷却器で気化させ
   てから前記圧縮機に戻すようにした冷媒経路を有する冷
   凍装置において、前記膨張手段のうち少なくとも前記最
   終段の膨張手段に熱伝導的に接続された領域をもつバイ
   パス管の一端を前記冷媒経路のうち前記圧縮機の吐出口
   側に接続するとともに、他端を前記冷媒経路のうち前記
   圧縮機の吸入口側に接続し、前記圧縮機から吐出された
   冷媒の前記バイパス管への供給を制御するための制御弁
   を前記バイパス管に設けたことを特徴とする冷凍装置。